Microscopia Térmica de Exploración (SThM) - El Termómetro y el Calefactor de Nanoscale

Temas Revestidos

Introducción
Ventajas Importantes de Explorar la Microscopia Térmica (SThM)
Principios de la Tecnología y de Funcionamiento de Explorar la Microscopia Térmica (SThM)
Tipos de la Antena
Aplicaciones Importantes de Explorar la Microscopia Térmica (SThM)
NT-MDT Que Explora el Equipo Térmico de la Microscopia (SThM)
     Controlador Aéreo y Software
     NT-MDT Que Explora Antenas Térmicas de la Microscopia (SThM)

Introducción

La Microscopia Térmica de Exploración (SThM) es una técnica avanzada de la Microscopia de la Antena de la Exploración que es útil para obtener propiedades térmicas del nanoscale e imágenes topográficas.

El equipo Térmico de Exploración de la Microscopia disponible de NT-MDT puede registrar y visualizar la distribución de la temperatura y de la conductividad térmica en la superficie de una muestra.

Ventajas Importantes de Explorar la Microscopia Térmica (SThM)

La ventaja mayor de Explorar Microscopia Térmica es que visualiza una resolución espacial más alta que la Microscopia, la Termometría de la Reflexión del Laser y la Termometría Infrarrojas de Micro-Raman.

Principios de la Tecnología y de Funcionamiento de Explorar la Microscopia Térmica (SThM)

La operación de un Microscopio Térmico de la Exploración se basa en Técnicas Atómicas de la Microscopia (AFM) de la Fuerza.

Cuando la punta atómico sostenida del AFM se pone en proximidad a una muestra que se estudiará hay un intercambio de calor que modifica la temperatura de la punta. Es entonces relativamente directo utilizar señales de la punta de crear cuál es efectivo una correspondencia térmica de la superficie.

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El intercambio de calor o el flujo del calor es afectado por varios factores; incluyendo la temperatura de la punta, de la presión del contacto y de las propiedades materiales inherentes de la muestra tales como Conductividad Térmica y Capacidad de Calor Específico.

Aunque el método de operación preferido esté vía el macizo a la conducción directa el macizo, es posible que en presencia de especie acuosa que la conducción ocurre dentro del menisco líquido en la superficie de la punta que se puede también afectar por la conducción del gas. Por este motivo el método de operación preferido es explorar superficies bajo condiciones del vacío.

Tipos de la Antena

Dos tipos de antenas se han utilizado en la Exploración de Microscopia Térmica -

  • Tipo del Termocople - con esta ordenación la temperatura es medida por una unión de termocople en la punta de la antena. Típicamente Aleación De Níquel Y Aluminio del Cromel, combinaciones de Au/Pd Au/Ni.
  • Tipo del Bolómetro - en esta ordenación la temperatura de la antena es vigilada por la resistencia de una película fina en la punta de la antena. El resistor se puede utilizar para calentar la antena y para medir la temperatura al mismo tiempo.

La señal de la antena del Bolómetro pasa a través de un circuito de lectura del puente de wheatstone que proporcione a una fuente de energía fija y mida la resistencia de la antena del bolómetro.

Usando esta ordenación es posible utilizar potencia constante o temperatura constante. La ventaja de la temperatura constante es la velocidad mejorada y redujo daño de la muestra.

El límite fundamental de resolución es proporcional al kT, donde está el constante k del boltzman y T es la temperatura. En la temperatura ambiente el kT es el ~ 10-21 J.

Las ediciones de diseño dominantes referentes a antenas son las tamaño pequeño de las antenas microfabricated para lograr un alto nivel de resolución espacial acoplado con el buen aislamiento térmico de una pequeña masa térmica de la antena.

Las temperaturas de la Muestra se miden típicamente en las estructuras activas del dispositivo tales como cargas de registro magnético, diodos láser u otros formularios del conjunto de circuitos eléctrico.

Inversamente, la conductividad térmica se mide más típicamente en muestras compuestas. En tal medición, más voltaje será aplicado a la antena que la aumenta más lejos encima de temperatura ambiente. La conductividad térmica de la muestra afectará a la temperatura de la antena drenando más o menos calor lejos de la punta y de la conductividad térmica puede de tal modo ser calculado.

Aplicaciones Importantes de Explorar la Microscopia Térmica (SThM)

Algunas de las aplicaciones mayores para SthM están para el defecto y la detección de la mancha caliente en semiconductores, metrología de la fotoprotección y la detección de las características superficiales sub que no se pueden observar por el AFM.

Los parámetros materiales Típicos que pueden ser observados incluyen la caracterización termodinámica de propiedades materiales tales como conductancia, capacidad de calor específico, y temperaturas de transición de cristal.

La tecnología es también de importancia determinada a las pastas farmacéuticas y para el análisis de biomoléculas.

NT-MDT Que Explora el Equipo Térmico de la Microscopia (SThM)

Controlador Aéreo y Software

La dotación física de sistema de SThM incluye un controlador aéreo electrónico, software, y sonda.

El controlador aéreo Térmico de la Microscopia de la Exploración (el Cuadro 1) se conecta con la electrónica Atómica principal del Microscopio de la Fuerza vía un socket estándar de la extensión. El sistema se ajusta fácilmente a través de una interfaz convivial.

Cuadro 1. controlador aéreo Electrónico

Para la facilidad de empleo, el programa de mando de SThM es integrado en el software principal de NT-MDT AFM como uno de los métodos del modo de contacto.

Debido a la alta sensibilidad del sistema y al de poco ruido del voltaje de salida, el controlador aéreo electrónico proporciona a la alta resolución de la señal.

Una ventaja adicional es que la talla compacta de la dotación física de la electrónica simplifica el ajuste y optimiza el tiempo implicado en la exploración de las imágenes de alta resolución de SThM.

NT-MDT Que Explora Antenas Térmicas de la Microscopia (SThM)

El modo de operación Térmico de Exploración de la Microscopia con un AFM utiliza una antena especializada con un resistor incorporado al voladizo (Cuadro 2)

Cuadro 2. casquillo del Voladizo

Cuadro 3. Carga del AFM

El módulo de SThM de NT-MDT permite que los utilizadores vigilen los cambios en la resistencia correlacionada con la temperatura en el extremo de la antena. Como consecuencia, el sistema puede vigilar cambios relativos de la temperatura de la muestra y de la conductividad térmica.

Cuadro 4. Ajuste de la Antena de SThM

Las antenas térmicas de NT-MDT proporcionan a la resolución lateral mejor de 100 nanómetro para la topografía y las imágenes térmicas (Cuadro 5).

El Cuadro 5. Microscopia Térmica de Exploración permite que una obtenga imágenes de la resolución del lateral de <100 nanómetro.
Muestra: Fibra Óptica en Epóxido. Imagen (Dejada) de la topografía; Imagen (Correcta) de la conductividad térmica. Talla de la Exploración: µm 6 x 6.

El voladizo especializado de SThM, hecho de SiO2 con una capa fina del metal, se deposita en la antena de una manera tal que la porción más alta de la resistencia de la capa esté concentrada cerca del ápice de la punta.

Cuadro 6. imagen de SEM de la Antena de SThM

por NT-MDT, AZoNano.com

Date Added: May 27, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 01:55

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