はじめ サーマル顕微鏡の主要な利点（SThM） 技術とサーマル顕微鏡の動作原理（SThM） プローブの種類 サーマル顕微鏡の主要なアプリケーション（SThM） NT - MDT走査型熱顕微鏡（SThM）機器 コントローラとソフトウェア NT - MDTは熱顕微鏡（SThM）スキャニングプローブ
熱顕微鏡（SThM）をスキャンすると、ナノスケールの熱特性と地形の画像を得るために有用である高度な走査型プローブ顕微鏡の技術です。
から入手可能なサーマル顕微鏡装置走査型NT - MDTは、試料の表面温度と熱伝導率の分布を記録して表示することができます。
サーマル顕微鏡の主な利点は、赤外線顕微鏡、レーザーの反射率の温度測定と顕微ラマン温度測定よりも高い空間分解能が表示されていることです。
走査型熱顕微鏡の操作は、原子間力顕微鏡（AFM）技術に基づいています。
アトミック鋭いAFMチップは、先端の温度を変更する熱交換があるか検討するサンプルの近傍に配置されている場合。その後、効果的に表面の温度マップとなるものを作るために先端からの信号を使用するのは比較的簡単です。
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先端、接触圧力と熱伝導率や比熱などのサンプルの固有の材料特性の温度を含めて、熱交換または熱の流れは、いくつかの要因によって影響されます。
操作の好ましい方法は、固体の直接伝導に固体を介してですが、それは化学種の存在下での伝導にもガスの伝導の影響を受ける可能性がチップ表面での液体メニスカス内で発生している可能性があります。このような理由から、操作の好ましい方法は、真空条件下で表面をスキャンすることです。
プローブの2つのタイプは、サーマル顕微鏡を走査するときに使用されている -
ボロメータプローブからの信号は、固定された電源を提供し、ボロメータプローブの抵抗を測定ホイートストンブリッジ読み出し回路を通過する。
この配置を使用して、それは一定の電力や温度を一定に使用することが可能です。一定温度の利点は、速度の向上と低サンプルの損傷です。
解決の根本的な限界は、kはボルツマン定数、Tは温度であるKT、に比例する。室温のktの方向〜10-21ですJ.
プローブに関連する重要な設計上の問題は、プローブの小さな熱質量の良好な熱分離と相まって空間分解能の高い学位を達成するために微細加工プローブの小さなサイズです。
サンプルの温度は、通常、そのような磁気記録ヘッド、レーザダイオードや電気回路の他の形態としてのアクティブなデバイス構造で測定されます。
逆に、熱伝導率は、より一般的にコンポジット試料で測定されます。このような測定においては、より多くの電圧は室温よりさらにそれを増加させるプローブに適用されます。サンプルの熱伝導率は、それによって計算することができる先端と熱伝導率から離れて多かれ少なかれ熱を排出することによりプローブの温度に影響を与えます。
SthMのための主要なアプリケーションのいくつかは、欠陥や半導体におけるホットスポットの検出、フォトレジスト計測およびAFMにより観察することができないサブ表面の特徴を検出するためのものです。
観察することができる典型的な材料パラメータはコンダクタンス、比熱、およびガラス転移温度などの材料特性の熱力学的特性評価を含む。
技術は、医薬化合物に特に関連して生体分子の分析のためにもです。
SThMシステムのハードウェアは、電子コントローラ、ソフトウェア、およびプローブが含まれています。
走査型サーマル顕微鏡のコントローラ（図1）は、標準の拡張ソケットを介してメインの原子間力顕微鏡の電子機器に接続されています。システムは、簡単にユーザーフレンドリーなソフトウェアインタフェースを介して調整されます。
図1。電子コントローラ
使いやすさのため、SThMの制御プログラムは、接触モードのいずれかの方法として、メイン、NT - MDT AFMソフトウェアに統合されています。
システムと出力電圧の低ノイズの高感度のために、電子制御装置は、高信号の分解能を提供します。
追加の利点は、電子機器のハードウェアのコンパクトなサイズは、セットアップを簡素化し、高解像度のSThMの画像のスキャンにかかる時間を最適化できるという点です。
AFMでの動作のサーマル顕微鏡モードをスキャンすると、カンチレバーに組み込まれて抵抗（図2）との特殊なプローブを利用
図2。カンチレバーホルダー
図3。 AFMヘッド
NT - MDTの SThMモジュールは、ユーザーはプローブの端の温度と相関抵抗の変化を監視することができます。その結果、システムは、試料温度と熱伝導率の相対的な変化を監視することができます。
図4。 SThMプローブのセットアップ
NT - MDTのサーマルプローブは、より良い100nm未満の地形と熱画像（図5）の両方のための横方向の解像度を提供します。
図5。サーマル顕微鏡は、1つは<100 nmの横方向の解像度の画像を取得することができます。 サンプル：エポキシの光ファイバ。 （左）表面形状像、（右）熱伝導率のイメージ。サイズをスキャンする：6 × 6ミクロン。
薄い金属層とSiO 2からなる特殊なSThMのカンチレバーは、層の最も抵抗の部分は先端の頂点付近に集中されるように、プローブ上に堆積される。
図6。 SThMプローブのSEM像
でNT - MDT 、AZoNano.com
Last Update: 6. October 2011 22:33
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