Scan ng thermal mikroskopya (SThM) Paggamit ng EasyScan 2 FlexAFM mula sa Nanosurf

Paksa sakop

Likuran
Panimula
Scan thermal mikroskopya
Mga Pangangailangan sa System

Likuran

Nanosurf ay isang nangungunang provider ng ​​mga madaling-gamitin na atomic microscopes puwersa (AFM) at pag-scan ng mga tunneling microscopes (STM ). Ang aming mga produkto at serbisyo ay pinagkakatiwalaang sa pamamagitan ng mga propesyonal sa buong mundo upang tulungan silang sukatin, aralan, at kasalukuyan 3D ibabaw impormasyon. Excel ng aming mga microscopes sa pamamagitan ng kanilang mga compact at matikas disenyo, ang kanilang madaling paghawak, at ang kanilang ganap na kahusayan.

Panimula

Sa pagbuo ng easyScan 2 FlexAFM , Nanosurf ay nag-aalok ng isang platform sa nadagdagan flexibility para sa mga mananaliksik na nangangailangan ng mga advanced mode imaging, habang pinapatuloy Nanosurf ng trademark kadalian ng paggamit. Eksperimento na hindi posible sa ang nakaraang mga easyScan system ay regular na ngayon sa ang FlexAFM. Pagiging magagawang upang mapaunlakan ang isang mas seleksyon ng mga specialty cantilevers habang nagbibigay ng madaling pag-access sa sistema ng mga input at outputs ay isa ng ang maraming mga pakinabang na ang FlexAFM ay nag-aalok. Ang bentahe na ito ay ipinapakita sa pagsasama ng scan ng thermal mikroskopya (SThM) imaging at lokal na thermal analysis kakayahan na ay inaalok ng Anasys Instrumentong.

Figure 1. Scan ng elektron mikroskopya (SEM) na mga imahe ng isang Anasys thermal probe. (Kaliwa) Buong konsol. (Right) parangal ng tip.

Scan thermal mikroskopya

Scan thermal mikroskopya ay isang AFM imaging mode na mapa pagbabago sa thermal kondaktibiti sa ibabaw ng isang sample. Katulad sa iba pang mga mode na ang mga materyal na katangian ng sukatin (LFM, MFM, EFM, atbp), ang SThM data ay nakuha nang sabay-sabay sa Topographic data. Ang SThM mode ay ginawa posible sa pamamagitan ng pagpapalit sa karaniwang mode konsol contact sa isang nanofabricated thermal probe sa isang resistive element na malapit sa tuktok ng tip probe.

Risistor na ito ay inkorporada sa isang paa ng isang Wheatstone tulay circuit, na kung saan ay nagbibigay-daan sa system na subaybayan ang paglaban. Ang pagtutol na ito ay iniuugnay sa temperatura sa dulo ng probe, at ang Wheatstone tulay ay maaaring naka-configure upang masubaybayan ang temperatura ng isang sample o sa mapa nang dapat sundin ang thermal kondaktibiti ng sample. Pagbabago sa mga temperatura sa sample ay madalas na sinusukat sa mga aktibong aparato kaayusan.

Halimbawa, ito ay posible na hot spot ng imahe at mga gradients sa temperatura sa mga aparato tulad ng mga ulo ng magnetic record, laser diodes, at electrical circuits. Thermal imaging ng kondaktibiti, gayunpaman, ay karaniwang ginagamit sa composite o pinaghalo halimbawa. Sa mode na ito, ang isang boltahe ay inilalapat sa probe at ang feedback loop ay ginagamit upang panatilihin ang mga probe sa isang pare-pareho temperatura.

Bilang thermal probe ay scan sa buong ibabaw sample, ang mas marami o mas mababa enerhiya ay pinatuyo mula sa ang tip bilang scan ito sa iba't ibang mga materyales. Kung ang rehiyon ay isa ng mataas na kondaktibiti thermal, ang mas maraming enerhiya ay dumaloy palayo mula sa tip. Kapag nangyari ito, ang thermal feedback loop ay ayusin ang boltahe sa probe upang panatilihin ang mga ito sa isang pare-pareho temperatura. Kapag ang probe ang gumagalaw sa isang lugar ng mas mababang mainit kondaktibiti, ang feedback loop ay mas mababa ang boltahe sa probe, tulad ng ito ay nangangailangan ng mas enerhiya upang panatilihin ang mga probe sa isang pare-pareho temperatura. Pamamagitan ng pag-aayos ng boltahe upang panatilihin ang probe temperatura patuloy, ang isang mapa ng thermal kondaktibiti ang sample ay binuo.

Figure 2: Imaging ng isang carbon hibla at sample ng epoxy . (Top) imahe ng topographiya. Z-hanay ay kumakatawan sa 1.4 μm. (Ika) SThM imahe. Z-hanay ay kumakatawan sa 600 mV. Ang XY hanay ng mga parehong mga imahe ay kumakatawan sa 80 μm x 90 μm.

Figure 2 ay nagpapakita ng sabay-sabay nakuha Static Mode topographiya at SThM mga imahe ng isang carbon hibla at sample ng epoxy. Sample Ang ay na-cross-sectioned at makintab upang magbigay ng isang patag na ibabaw. Ang pagkakaroon ng isang makinis na ibabaw ay minimize ang mga pagbabago sa SThM kaibahan na nagresulta mula sa topographic epekto. Sa SThM imahe dito, ito ay posible sa mapa ang thermal kondaktibiti ng pagkakaiba ng mga rehiyon epoxy at ang mga carbon fibers. Tulad ng inaasahan, ang mga carbon fibers ay nakita sa isang mas mataas na thermal kondaktibiti (mapusyaw na asul na) kaysa sa mga nakapaligid na rehiyon ng epoxy (mga lilang). Ang mga data na ito ay din maglingkod upang i-verify ang sub-100-nm resolution na ay inaasahan mula sa thermal probes.

Higit pagdaragdag ng mga pinalawak na mga kakayahan ng SThM imaging, ito ay din posible upang makakuha ng lokal na dami thermo-mechanical na impormasyon na may sub-100-nm resolution. Ito ay posible sa ang nano-salamat pagpipilian na inaalok ng Anasys Instrumentong. Kapag ang isang lugar ng thermal interes ay natukoy gamit ang karaniwang topographiya imaging sa thermal probe, pagkatapos ay posible na ilagay ang probe sa isang tiyak na punto upang masukat ang mga lokal na thermal katangian.

Ang impormasyong ito ay nakuha sa pamamagitan ng linearly ramping ang temperatura ng nano-salamat probe sa oras habang pagsubaybay pagpapalihis ng probe. Ang thermo-mechanical tugon ay nagbibigay-daan sa gumagamit upang makakuha ng mga dami na mga sukat ng temperatura sa _{paglipat ng} bahagi tulad ng temperatura ng pagkatunaw _(T m ) at glass transition mga temperatura (T g). Sa punto ng mga temperatura sa paglipat ng bahagi, ang sample sa ilalim ng probe ay palambutin, na nagpapahintulot sa probe ang tumagos sa ang sample. Tulad ng nakikita sa Figure 3, ito ay gumagawa ng isang balangkas ng probe pagpapalihis bilang isang function ng temperatura. Ang pambihirang tagumpay na ito sa spatial na resolution ng mga thermal na katangian ay may makabuluhang implikasyon sa mga patlang ng polimer Science at parmasyutiko kung saan-unawa lokal thermal pag-uugali ay napakahalaga.

Figure 3. Lokal na nano-salamat pagtatasa ng isang poly-ethylene film. Graph nagpapakita ng mga resulta ng pagsukat na ginanap sa dalawang indibidwal na mga site ng sample (bughaw at pulang mga curves, ayon sa pagkakabanggit). Ang simula ng pagtunaw nangyayari sa 115 ° C.

Mga Pangangailangan sa System

Ang easyScan FlexAFM sa Signal Module at konsol Holder St ay kinakailangan upang maisagawa ang SThM imaging at / o lokal na nano-salamat sample analysis (tingnan ang Larawan 4 ). Anasys Instrumentong ay nagbibigay ng hardware at software na madali isama sa system ang FlexAFM.

Figure 4. Nanosurf bahagi na kinakailangan para sa SThM pagsukat. (Top) Ang Nanosurf easyScan 2 FlexAFM scan ulo. (Ibabang kaliwa) Ang Signal easyScan 2 Module A. (Ika kanan) Ang FlexAFM konsol Holder St.

Anasys thermal probes ay premounted sa sumusuporta (Figure 5, itaas) na katugma sa ang FlexAFM konsol St Holder. Sa mga eksperimento inilarawan dito, ang Anasys GLA-1 at AN2-200 thermal probes ay ginamit. Ang Anasys SThM system (Figure 5, ibaba) nagsasama ng isang simpleng interface ng software na kontrol ang thermal electronics sa pagtatasa sa pamamagitan ng isang koneksyon ng USB. Ang interface na ito ay may kakayahan ng outputting isang mababang-ingay, mataas na resolution na boltahe sa probe.

Figure 5. Anasys mga bahagi na kailangan para sa SThM sukatan sa ulo ng scan ng FlexAFM. (Top) Anasys thermal probes. (Ika) Anasys SThM electronics na binubuo ng kapangyarihan supply, controller, at CAL box.

Boltahe ay maaaring iba-iba sa loob ng isang malawak na hanay depende sa uri ng probe at ang nais na temperatura ng probe (<0.1 ° C resolution). Ang iba pang mga bahagi sa circuit tulay ay madali nagbago kung kinakailangan para sa mga pasadyang na mga eksperimento, at ang sistema ay nagsasama ng isang input koneksyon na mag-aplay ang mga voltages AC sa probe. Ang pagtutol ng probe ay output sa isang BNC, kung saan pagkatapos ay konektado sa User Input 1 sa easyScan 2 Signal Module A. Para sa SThM imaging, ang easyScan 2 control software ay isinaayos upang mangolekta ng data ng pagtutol sa User Input 1, na nagpapahintulot sa SThM impormasyon sa maitatala at ipinapakita bilang isang tsart sa imaging window ng software ng Nanosurf. Habang nano-salamat eksperimento, ang software ng Anasys ay nagbibigay-daan sa Gumagamit upang magtakda ng mga Nano-TA2 parameter ng controller tulad ng pagpainit ang mga rate at temperatura saklaw. Karaniwan, ang AFM feedback ay naka-off sa panahon ng pagkuha ng mga nano-salamat data.

Source: Nanosurf

Para sa karagdagang impormasyon sa pinagmulan mangyaring bisitahin Nanosurf