Microscopia Térmica de Varredura (SThM) que Usa EasyScan 2 FlexAFM de Nanosurf

Assuntos Cobertos

Fundo
Introdução
Microscopia Térmica de Varredura
Exigências de Sistema

Fundo

Nanosurf é um fornecedor principal de microscópios atômicos fáceis de usar da força (AFM) e de microscópios da escavação de um túnel da exploração (STM). Nossos produtos e serviço são confiados por profissionais no mundo inteiro para ajudá-los a medir, analisar, e apresentar a 3D a informação de superfície. Nossos microscópios primam com seu projecto compacto e elegante, de sua manipulação fácil, e sua confiança absoluta.

Introdução

Com a revelação dos 2 easyScan FlexAFM, Nanosurf oferece uma plataforma com flexibilidade aumentada para os pesquisadores que exigem modos avançados da imagem lactente, quando acessibilidade da marca registrada de Nanosurf ainda de manutenção. As Experiências que não eram possíveis com os sistemas easyScan precedentes são agora rotineiras com o FlexAFM. Poder acomodar uma selecção muito maior de modilhões da especialidade ao fornecer o acesso fácil às entradas e às saídas do sistema é uma de muitas vantagens que o FlexAFM oferece. Esta vantagem é demonstrada com a integração de Fazer A Varredura a imagem lactente Térmica da Microscopia (SThM) e as capacidades locais da análise térmica que são oferecidas por Instrumentos de Anasys.

Figura 1. imagens de Varredura da Microscopia (SEM) de Elétron de uma ponta de prova térmica de Anasys. (Saido) modilhão Inteiro. Ampliação (Direita) da ponta.

Microscopia Térmica de Varredura

A Microscopia Térmica de Varredura é um modo da imagem lactente do AFM que trace mudanças na condutibilidade térmica através da superfície de uma amostra. Similar a outros modos que medem as propriedades materiais (LFM, MFM, EFM, Etc.), dados de SThM é adquirido simultaneamente com dados Topográficos. O modo de SThM é tornado possível substituindo o modilhão padrão do modo de contacto com uma ponta de prova térmica nanofabricated com um elemento resistive perto do vértice da ponta de prova para derrubar.

Este resistor é incorporado em um pé de um circuito de ponte de Wheatstone, que permita que o sistema monitore a resistência. Esta resistência correlaciona com a temperatura na extremidade da ponta de prova, e a ponte de Wheatstone pode ser configurada ao monitor a temperatura de uma amostra ou qualitativa traçar a condutibilidade térmica da amostra. As Mudanças em temperaturas da amostra são medidas frequentemente em estruturas activas do dispositivo.

Por exemplo, é possível aos hot spot da imagem e aos inclinações de temperatura em dispositivos tais como as cabeças de gravação magnética, os diodos láser, e circuitos elétricos. A imagem lactente da condutibilidade Térmica, contudo, é aplicada geralmente às amostras compostas ou misturadas. Neste modo, uma tensão é aplicada à ponta de prova e um laço de feedback é usado para manter a ponta de prova em uma temperatura constante.

Porque a ponta de prova térmica é feita a varredura através da superfície da amostra, mais ou menos energia serão escoadas a ponta como faz a varredura através dos materiais diferentes. Se a região é uma da condutibilidade térmica alta, mais energia fluirá longe da ponta. Quando isto ocorre, o laço de feedback térmico ajustará a tensão à ponta de prova para mantê-la em uma temperatura constante. Quando a ponta de prova se move para uma área de uma mais baixa condutibilidade térmica, o laço de feedback abaixará a tensão à ponta de prova, porque exigirá menos energia manter a ponta de prova em uma temperatura constante. Ajustando a tensão para manter a constante da temperatura da ponta de prova, um mapa da condutibilidade térmica da amostra é gerado.

Figura 2: Imagem Lactente de uma amostra da fibra e da cola Epoxy do carbono. Imagem (Superior) da Topografia. a Z-Escala corresponde ao µm 1,4. Imagem (Inferior) de SThM. a Z-Escala corresponde a 600 milivolt. A XY-escala de ambas as imagens corresponde 80 ao µm do µm x 90.

Figura 2 indica imagens Estáticas simultaneamente adquiridas da Topografia e do SThM do Modo de uma amostra da fibra e da cola Epoxy do carbono. A amostra cruz-foi seccionada e lustrada para fornecer uma superfície plana. Ter uma superfície lisa minimizará mudanças no contraste de SThM esse resultado dos efeitos topográficos. Na imagem de SThM aqui, é possível traçar a diferença da condutibilidade térmica das regiões da cola Epoxy e das fibras do carbono. Como esperado, as fibras do carbono são vistas para ter uma condutibilidade térmica mais alta (luz - azul) do que as regiões circunvizinhas da cola Epoxy (roxas). Estes dados igualmente servem para verificar a definição de sub-100-nm que é esperada das pontas de prova térmicas.

Além de adicionar as capacidades prolongadas da imagem lactente de SThM, é igualmente possível adquirir a informação termomecânica quantitativa local com definição de sub-100-nm. Isto é possível com a opção nano-TA oferecida por Instrumentos de Anasys. Uma Vez Que uma área do interesse térmico foi identificada usando a imagem lactente padrão da Topografia com a ponta de prova térmica, é então possível colocar a ponta de prova em um ponto específico para medir propriedades térmicas locais.

Esta informação é obtida linear ramping a temperatura da ponta de prova nano-TA com tempo ao monitorar a deflexão da ponta de prova. A resposta termomecânica permite que o usuário obtenha medidas quantitativas de temperaturas de transição da fase tais como o derretimento temperaturas de ponto (mT) e transição de vidro (T)g. No ponto destas temperaturas de transição da fase, a amostra abaixo da ponta de prova amaciará, permitindo que a ponta de prova penetre na amostra. Como visto em Figura 3, isto produz um lote da deflexão da ponta de prova em função da temperatura. Esta descoberta na definição espacial de propriedades térmicas tem implicações significativas nos campos da Ciência e dos Fármacos do Polímero onde o comportamento térmico local compreensivo é crucial.

Figura 3. análise do Local nano-TA de um filme de polietileno. Represente Graficamente mostrar os resultados da medida que foram executados em dois locais individuais da amostra (curvas azuis e vermelhas, respectivamente). O início do derretimento ocorre em 115°C.

Exigências de Sistema

O FlexAFM easyScan com Módulo A do Sinal e ST do Suporte do Modilhão é exigido para executar a imagem lactente de SThM e/ou a análise local da amostra nano-TA (veja Figura 4). Os Instrumentos de Anasys fornecem o hardware e o software que integram facilmente com o sistema de FlexAFM.

Figura 4. componentes de Nanosurf exigidos para a medida de SThM. (Parte Superior) A cabeça de varredura easyScan de Nanosurf 2 FlexAFM. (Inferior esquerdo) Os 2 easyScan Sinalizam o Módulo A. (direito Inferior) O ST. do Suporte do Modilhão de FlexAFM

As pontas de prova térmicas de Anasys são premounted nos apoios (Figura 5, parte superior) que são compatíveis com o ST do Suporte do Modilhão de FlexAFM. Nas experiências descritas aqui, as pontas de prova GLA-1 e AN2-200 térmicas de Anasys foram usadas. O sistema de Anasys SThM (Figura 5, parte inferior) inclui uma relação de software simples que controle a eletrônica da análise térmica através de uma conexão de USB. Esta relação é capaz de outputting uma tensão de baixo nível de ruído, de alta resolução à ponta de prova.

Figura 5. componentes de Anasys exigidos para a medida de SThM com a cabeça de varredura de FlexAFM. Pontas de prova (Superiores) do thermal de Anasys. Eletrônica (Inferior) de Anasys SThM que compreende a fonte de alimentação, o controlador, e a caixa do CAL.

A tensão pode ser variada sobre uma vasta gama segundo o tipo da ponta de prova e a temperatura desejada da ponta de prova (definição de <0.1°C). Os outros componentes no circuito de ponte são mudados facilmente se for necessário para experiências feitas sob encomenda, e o sistema inclui uma conexão da entrada para aplicar tensões AC À ponta de prova. A resistência da ponta de prova output em um BNC, que seja conectado então ao Usuário Entre 1 no Módulo easyScan A. de 2 Sinais. Para a imagem lactente de SThM, os 2 easyScan o software de controle que é configurado para recolher os dados da resistência no Usuário Entraram 1, permitindo que a informação de SThM seja gravada e indicada como uma carta no indicador da imagem lactente do software de Nanosurf. Durante as experiências nano-TA, o software de Anasys permite que o Usuário ajuste parâmetros do controlador Nano-TA2 tais como taxas e variação da temperatura de aquecimento. Tipicamente, o feedback do AFM é desligado durante a aquisição dos dados nano-TA.

Source: Nanosurf

Para obter mais informações sobre desta fonte visite por favor Nanosurf

Date Added: Oct 20, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:36

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