Microscopie Thermique de Lecture (SThM) - Le Thermomètre et la Chaufferette de Nanoscale

Sujets Couverts

Introduction
Principaux Bénéfices de Microscopie Thermique de Lecture (SThM)
Principes de Technologie et de Fonctionnement de Microscopie Thermique de Lecture (SThM)
Types de Sonde
Applications Importantes de Microscopie Thermique de Lecture (SThM)
Matériel Thermique de Microscopie de Lecture de NT-MDT (SThM)
     Contrôleur et Logiciel
     Sondes Thermiques de Microscopie de Lecture de NT-MDT (SThM)

Introduction

La Microscopie Thermique de Lecture (SThM) est une technique avancée de Microscopie de Sonde de Lecture qui est utile pour obtenir les propriétés thermiques de nanoscale et les images topographiques.

Le matériel Thermique de Microscopie de Lecture fourni par NT-MDT peut enregistrer et afficher la distribution de la température et de conduction thermique sur la surface d'un échantillon.

Principaux Bénéfices de Microscopie Thermique de Lecture (SThM)

Le principal bénéfice de la Microscopie Thermique de Lecture est qu'il affiche une résolution spatiale plus élevée que la Microscopie, le Thermometry de Réflectivité de Laser et le Thermometry Infrarouges de Micro-Raman.

Principes de Technologie et de Fonctionnement de Microscopie Thermique de Lecture (SThM)

Le fonctionnement d'un Microscope Thermique de Lecture est basé sur des Techniques Atomiques de Microscopie (AFM) de Force.

Quand l'extrémité atomique tranchante d'AFM est mise dans la proximité à un échantillon à étudier il y a un échange thermique qui modifie la température de l'extrémité. Il est alors relativement droit pour utiliser des signes de l'extrémité de produire ce qui est effectivement un plan thermique de la surface.

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L'échange thermique ou l'écoulement de la chaleur est affecté par plusieurs facteurs ; y compris la température de l'extrémité, de la pression de contact et des propriétés matérielles inhérentes de l'échantillon telles que la Capacité de Conduction Thermique et de Chaleur Particulière.

Bien Que le mode de fonctionnement préféré soit par l'intermédiaire de solide à la conduction directe de solide, il est possible qu'en présence de la substance aqueuse que la conduction se produit dans le ménisque liquide sur la surface d'extrémité qui peut également être affectée par la conduction de gaz. Pour Cette Raison le mode de fonctionnement préféré est de balayer des états de surfaces sous vide.

Types de Sonde

Deux types de sondes ont été utilisés dans la Microscopie Thermique de Lecture -

  • Type de Thermocouple - avec cet arrangement la température est mesurée par une jonction de thermocouple à l'extrémité de sonde. Type Alumel de Chromel, combinaisons d'Au/Pd Au/Ni.
  • Le message d'entrée de Bolométre cet arrangement la température de sonde est surveillé par la résistance d'un film mince à l'extrémité de sonde. La résistance peut être utilisée pour chauffer la sonde et pour mesurer la température en même temps.

Le signe de la sonde de Bolométre traverse un circuit de lecture de passerelle de wheatstone qui fournit une source d'énergie fixe et mesure la résistance de la sonde de bolométre.

Utilisant cet arrangement il est possible d'utiliser la puissance constante ou la température constante. L'avantage de la température constante est la vitesse améliorée et les dégâts réduits d'échantillon.

La limite principale de la définition est proportionnelle au kT, où k est la constante de boltzman et T est la température. À la température ambiante le kT est le ~ 10-21 J.

Les délivrances de design principales concernant des sondes sont la petite taille des sondes microfabricated pour atteindre un niveau élevé de résolution spatiale ajouté au bon isolement thermique d'une petite masse thermique de sonde.

Les températures d'Échantillon sont type mesurées sur les structures actives de dispositif telles que des têtes d'enregistrement magnétique, des diodes lasers ou d'autres formes des circuits électriques.

Réciproquement, la conduction thermique plus typique est mesurée sur les échantillons composés. Dans une telle mesure, plus de tension sera appliquée à la sonde l'augmentant davantage au-dessus de la température ambiante. La conduction thermique de l'échantillon affectera la température de la sonde en vidant plus ou moins de chaleur à partir de l'extrémité et de la conduction thermique peut être prévue de ce fait.

Applications Importantes de Microscopie Thermique de Lecture (SThM)

Certaines des demandes principales de SthM sont pour le dépistage de défaut et de point chaud dans les semi-conducteurs, la métrologie de vernis photosensible et le dépistage des sous caractéristiques techniques extérieures qui ne peuvent pas être observées par l'AFM.

Les paramètres matériels Particuliers qui peuvent être observés comprennent la caractérisation thermo-dynamique des propriétés matérielles telles que la conductibilité, la capacité de chaleur particulière, et les températures de passage en verre.

La technologie est également d'importance particulière pour les composés pharmaceutiques et pour l'analyse des biomolécules.

Matériel Thermique de Microscopie de Lecture de NT-MDT (SThM)

Contrôleur et Logiciel

Le matériel du système de SThM comprend un Contrôleur électronique, logiciel, et sonde.

Le Contrôleur Thermique de Microscopie de Lecture (le Schéma 1) est connecté à l'électronique Atomique principale de Microscope de Force par l'intermédiaire d'un socket normal d'extension. Le système est facilement réglé par une interface du logiciel conviviale.

Le Schéma 1. Contrôleur Électronique

Pour la simplicité d'utilisation, le programme de contrôle de SThM est intégré dans le logiciel principal de NT-MDT AFM en tant qu'une des méthodes de mode de contact.

En Raison de la sensibilité élevée du système et du faible bruit de la tension de sortie, le Contrôleur électronique fournit la définition élevée de signe.

Un avantage supplémentaire est que la taille compacte du matériel de l'électronique simplifie l'installation et optimise le temps concerné en balayant des images de haute résolution de SThM.

Sondes Thermiques de Microscopie de Lecture de NT-MDT (SThM)

Le mode de fonctionnement Thermique de Microscopie de Lecture avec un AFM emploie une sonde spécialisée avec une résistance établie dans l'encorbellement (le Schéma 2)

Le Schéma 2. support d'Encorbellement

Le Schéma 3. Tête d'AFM

Le module de SThM de NT-MDT permet à des utilisateurs de surveiller les changements de la résistance marquée avec la température à l'extrémité de la sonde. En conséquence, le système peut surveiller les modifications relatives de la température et de la conduction thermique d'échantillon.

Le Schéma 4. Installation de Sonde de SThM

Les sondes thermiques de NT-MDT fournissent la définition transversale mieux que de 100 nanomètre pour des images de topographie et de thermique (le Schéma 5).

Le Schéma 5. Microscopie Thermique de Balayage permet à on d'obtenir des images de définition de partie latérale de <100 nanomètre.
Échantillon : Fibre Optique en Époxyde. Image (Laissée) de topographie ; (Bonne) image de conduction thermique. Taille d'Échographie : µm 6 x 6.

L'encorbellement spécialisé de SThM, fait en SiO2 avec une couche mince en métal, est déposé sur la sonde de telle manière que la partie la plus de haute résistance de la couche soit proche concentré l'apex d'extrémité.

Le Schéma 6. image de SEM de la Sonde de SThM

par NT-MDT, AZoNano.com

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

Last Update: 14. June 2013 01:20

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