スキャンの熱顕微鏡検査 (SThM) - Nanoscale の温度計およびヒーター

カバーされるトピック

導入
スキャンの主な利点熱顕微鏡検査 (SThM) の
スキャンの技術そして運営原則熱顕微鏡検査 (SThM) の
プローブのタイプ
スキャンの主要なアプリケーション熱顕微鏡検査 (SThM) の
熱顕微鏡検査 (SThM) 装置をスキャンする NT-MDT
     コントローラおよびソフトウェア
     熱顕微鏡検査 (SThM) のプローブをスキャンする NT-MDT

導入

スキャンの熱顕微鏡検査 (SThM) は nanoscale の熱特性および地勢画像を得るために有用の高度のスキャンのプローブの顕微鏡検査の技術です。

NT-MDT から使用できるスキャンの熱顕微鏡検査装置はサンプルの表面で温度および熱伝導度の分布を記録し、表示できます。

スキャンの主な利点熱顕微鏡検査 (SThM) の

熱顕微鏡検査のスキャンの主な利点はマイクロラマン赤外線顕微鏡検査、レーザーの反射率温度測定および温度測定より高い空間分解能を表示することです。

スキャンの技術そして運営原則熱顕微鏡検査 (SThM) の

スキャンの熱顕微鏡の操作は原子力の顕微鏡検査の技術に (AFM)基づいています。

原子的に鋭い AFM の先端が調査されるべきサンプルへの近さに置かれるとき先端の温度を修正する熱交換があります。 それはそれから比較的簡単先端からのシグナルを使用するために表面の熱マップは効果的にであるもの作成するです。

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熱交換か熱流は複数の要因によって影響されます; 熱伝導度および比熱容量のようなサンプルの先端、接触圧力および固有の物質的な特性の温度を含んで。

好まれた操作方法は固体直接伝導に固体によってあるが、伝導がまたガスの伝導によって影響されることができる先端の表面に液体のメニスカスの内に発生すること可能ことは水様種の前でです。 従って好まれた操作方法は真空の条件の下で表面をスキャンすることです。

プローブのタイプ

2 つのタイプのプローブは熱顕微鏡検査のスキャンで使用されました -

  • 熱電対のタイプ温度はプローブの先端の熱電対接続点によって - この整理と…測定されます。 通常クロメルのアルメル、 Au/Pd Au/Ni の組合せ。
  • ボロメーターのタイププローブの温度はプローブの先端の薄膜の抵抗によって - この整理で…監察されます。 抵抗器がプローブを熱し、温度を同時に測定するのに使用することができます。

ボロメーターのプローブからのシグナルは固定電力源を提供し、ボロメーターのプローブの抵抗を測定するホイートストン・ブリッジの読み出し回路を通ります。

この整理を使用して不変の力か一定した温度を使用することは可能です。 一定した温度の利点は改善された速度で、サンプル損傷を減らしました。

解像度の基本的な限界は k が boltzman の定数の T が温度である kt に比例して。 室温で kt は ~ 10-21 J. です。

プローブに関する主設計に関する問題はプローブの小さい熱大容量のよい熱隔離とつながれる空間分解能の高度を達成する microfabricated プローブの小型です。

サンプル温度は電気回路部品の磁気録音ヘッド、半導体レーザーまたは他の形式のような実行中装置構造で普通測定されます。

逆に、熱伝導度は合成サンプルでもっと普通測定されます。 そのような測定では、より多くの電圧は室温の上のそれを更に高めるプローブに適用されます。 サンプルの熱伝導度は多くの流出によってプローブの温度に影響を与えますまたは先端および熱伝導度からのより少ない熱はそれにより計算することができます。

スキャンの主要なアプリケーション熱顕微鏡検査 (SThM) の

SthM のための主要なアプリケーションのいくつかは AFM によって観察することができない補助的な表面機能の半導体、光硬化性樹脂の度量衡学および検出の欠陥そしてホットスポットの検出のためです。

観察することができる典型的で物質的なパラメータは導電率、比熱容量およびガラス転移点のような物質的な特性の熱力学の性格描写が含まれています。

技術は薬剤の混合物へのそして生体物質の分析のための特定の検索能力またです。

熱顕微鏡検査 (SThM) 装置をスキャンする NT-MDT

コントローラおよびソフトウェア

SThM のシステム・ハードウェアは電子制御装置、ソフトウェアを含み、厳密に調べます。

スキャンの熱顕微鏡検査のコントローラ (図 1) は標準拡張ソケットで主要な原子力の顕微鏡の電子工学に接続されます。 システムはユーザーフレンドリーのソフトウェアインターフェイスを通して容易に調節されます。

図 1. 電子制御装置

使い易さのために、 SThM の制御プログラムは接触モード方法の 1 つとして主要な NT-MDT AFM のソフトウェアに統合されています。

システムの高い感度および出力電圧の低雑音が原因で、電子制御装置は高いシグナルの解像度を提供します。

追加利点は SThM の高リゾリューションの画像のことをスキャンに電子工学のハードウェアの小型がセットアップを簡素化し、かかわる時間を最適化することです。

熱顕微鏡検査 (SThM) のプローブをスキャンする NT-MDT

AFM とのスキャンの熱顕微鏡検査の動作モードは片持梁 (図 2) に構築される抵抗器を搭載する専門にされたプローブを利用します

図 2. 片持梁ホールダー

図 3. AFM ヘッド

NT-MDT の SThM のモジュールはユーザーがプローブの端に温度に関連する抵抗の変更を監視することを可能にします。 その結果、システムはサンプル温度および熱伝導度の相対的な変更を監視できます。

図 4. SThM のプローブセットアップ

NT-MDT の熱プローブは地形および熱画像両方 (図 5) によくより 100 nm の側面解像度を提供します。

図 5. スキャンの熱顕微鏡検査は 1 つが <100 nm の側面の解像度の画像を得るようにします。
サンプル: エポキシで光ファイバ。 (残された) 地形の画像; (右の) 熱伝導度の画像。 スキャンサイズ: 6 x 6 µm。

薄い金属の層の SiO から成っている2 SThM の専門にされた片持梁はプローブで層の最も抗力が高い部分が先端の頂点の近くに集中されるように沈殿します。

図 6. SThM のプローブの SEM の画像

NT-MDT によって、 AZoNano.com

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

Last Update: 14. June 2013 01:31

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