Skannaus Thermal Mikroskopia (SThM) - Nanomittakaavan Lämpömittari ja lämmitin

Aiheet

Johdanto
Suurimmat hyödyt Scanning Thermal Mikroskopia (SThM)
Teknologia ja toimintaperiaatteet Scanning Thermal Mikroskopia (SThM)
Probe tyypit
Tärkeimpiä sovelluksia skannauksen Thermal Mikroskopia (SThM)
NT-MDT Scanning Thermal Mikroskopia (SThM) Varusteet
Controller ja ohjelmistot
NT-MDT Scanning Thermal Mikroskopia (SThM) luotaimet

Johdanto

Skannaus Thermal Mikroskopia (SThM) on edistyksellinen skannaus koetin mikroskopia tekniikka, joka on hyödyllistä saada nanomittakaavan lämpöominaisuudet ja topografisia kuvia.

Skannaus Thermal Mikroskopia laitteita saatavilla NT-MDT voi tallentaa ja näyttää lämpötilan ja lämmönjohtavuus jakelu pinnassa näytettä.

Suurimmat hyödyt Scanning Thermal Mikroskopia (SThM)

Suurimpana etuna Scanning Thermal mikroskopia on, että se näyttää enemmän erotuskyky kuin Infrapuna Mikroskopia, Laser Heijastuskyky Lämmön ja Micro-Raman-lämpömittari.

Teknologia ja toimintaperiaatteet Scanning Thermal Mikroskopia (SThM)

Toiminta Scanning Thermal mikroskooppi perustuu atomivoimamikroskooppi (AFM) Techniques.

Kun atomisesti terävä AFM kärki on lähellä näytteen tutkittavan on lämmönvaihto joka muuttaa lämpötilaa kärki. Se on sitten suhteellisen yksinkertaista käyttää signaaleja Vihje Voit luoda mitä tehokkaasti lämpö kartta pinnan.

Huom: Jos et voi katsella animoidut grafiikat alla joudut
Lataa uusin versio Flash Player mistä Adobe.com

Lämmönvaihto tai lämpötehon vaikuttavat useat tekijät, kuten lämpötila kärki, pintapaine ja luontainen materiaali näytteen ominaisuuksista kuten lämmönjohtavuus ja ominaislämpökapasiteetti.

Vaikka ensisijainen toimintatapa on kautta vankka kiinteään suoraan johtumalla, on mahdollista, että läsnä vesiliuoksen lajien että johtuminen tapahtuu sisällä nestettä meniscus kärjessä pinta, joka voi vaikuttaa myös kaasun johtuminen. Tästä syystä suositeltavin tapa toimia on skannata pintoja tyhjiössä olosuhteissa.

Probe tyypit

Kahdenlaisia ​​antureita on käytetty Scanning Thermal Mikroskopia -

• Termoelementti tyyppi - Tällä järjestelyllä lämpötila mitataan termopari risteyksestä anturin kärjestä. Tyypillisesti Chromel Alumel, Au / Pd Au / Ni yhdistelmiä.
• Bolometri tyyppi - tähän järjestelyyn anturi lämpötilaa seurataan vastus ohut kalvo on anturin kärjestä. Vastus voidaan lämmittää koetin ja mittaa lämpötila samanaikaisesti.

Signaali bolometri luotain kulkee Wheatstonen sillan lukema piiri, joka tarjoaa kiinteitä virtalähteeseen ja toimenpiteiden kestävyys bolometri anturi.

Käyttämällä tätä järjestelyä on mahdollista käyttää vakioteho tai tasaisessa lämpötilassa. Etuna jatkuva lämpötila on parantaa nopeutta ja vähentää näytteen vaurioita.

Perustavanlaatuinen raja tarkkuus on verrannollinen kT, missä k on boltzman vakio ja T on lämpötila. Huoneenlämmössä KT ~ 10-21 J.

Keskeisiä suunnittelun liittyviä kysymyksiä anturit ovat pieni koko microfabricated mittapäät saavuttaa korkea erotuskyky yhdistettynä hyvä lämmön eristäminen pieni terminen massa anturi.

Näyte lämpötilat ovat tyypillisesti mitattu aktiivisen laitteen rakenteita kuten magneettisista ääni päät, laserdiodit tai muiden sähkölaitteiden virtapiirejä.

Toisaalta lämmönjohtavuus on tyypillisesti mitataan komposiitti näytteistä. Tällaisessa mittaus, enemmän jännitettä aletaan soveltaa koetin nostaa sitä edelleen yli huonelämpötilan. Lämmönjohtavuus näyte vaikuttaa lämpötilan anturin tyhjentämällä enemmän tai vähemmän lämpöä pois kärjestä ja lämmönjohtavuus voidaan näin laskea.

Tärkeimpiä sovelluksia skannauksen Thermal Mikroskopia (SThM)

Eräät tärkeimmistä sovelluksia SthM ovat vika ja hot spot havaitseminen puolijohteissa, valonkestävistä metrologian ja havaitseminen sub pinnan ominaisuuksia, joita ei voida havaitsemat AFM.

Tyypillisiä materiaalien parametrit voidaan havaita myös termodynaaminen luonnehdinta materiaalin ominaisuudet kuten sähkönjohtavuus, ominaislämpökapasiteetti, ja lasi siirtymistä lämpötiloissa.

Tekniikka on myös erityisen tärkeä lääkeyhdisteiden ja analyysi biomolekyylien.

NT-MDT Scanning Thermal Mikroskopia (SThM) Varusteet

Controller ja ohjelmistot

SThM järjestelmän laitteisto sisältää elektronisen ohjain, ohjelmisto ja anturit.

Scanning Thermal Mikroskopia ohjain (kuva 1) on kytketty tärkein atomivoimamikroskooppi elektroniikan kautta standardin laajennus pistorasiaan. Järjestelmä on helppo säätää kautta käyttäjäystävällinen ohjelmointirajapinta.

Kuva 1. Elektroninen säädin

Käytön helpottamiseksi, SThM valvontaohjelma on integroitu tärkeimmät NT-MDT AFM ohjelmistot yhdeksi contact mode menetelmiä.

Suuren herkkyyden järjestelmä ja vähäinen melu lähtöjännite, elektroninen ohjaus tarjoaa korkea signaalin resoluutio.

Lisäetuna on, että pieni koko elektroniikka laitteisto yksinkertaistaa asennusta ja optimoi paljon aikaa skannauksen korkea resoluutio SThM kuvia.

NT-MDT Scanning Thermal Mikroskopia (SThM) luotaimet

Skannaus Thermal mikroskopia toimintatiloissa AFM hyödyntää erikoistunut anturin vastus sisäänrakennettu konsoli (Kuva 2)

Kuva 2. Cantilever haltija

Kuva 3. AFM Head

NT-MDT n SThM moduulin avulla käyttäjät voivat seurata muutosten kestävyys korreloi lämpötilan lopussa anturi. Tämän seurauksena järjestelmä pystyy seuraamaan suhteelliset muutokset näytteen lämpötila ja lämmönjohtokyky.

Kuva 4. SThM Probe Setup

NT-MDT n lämpö anturit paremmin kuin 100 nm sivusuunnassa resoluutio sekä topografia ja lämpökuvia (kuva 5).

Kuva 5. Skannaus Thermal Mikroskopia mahdollistaa yhden saada kuvia <100 nm sivusuunnassa resoluutio.
Näyte: valokuitu epoksi. (Vasen) topografia kuva; (Oikea) lämmönjohtavuus kuva. Skannaus: 6 x 6 mikrometriä.

Erikoistunut SThM konsoli, tehty SiO ₂ ohuella metallikerroksella, kertyy anturin siten, että suurin vastus osa kerros on keskittynyt lähellä kärjen kärki.

Kuva 6. SEM Kuva SThM Probe