Aftastend de Thermische Microscopie (SThM) - de Thermometer Nanoscale en de Verwarmer

Besproken Onderwerpen

Inleiding
Belangrijke Voordelen om de Thermische Microscopie (SThM) Af Te Tasten
Technologie en Werkende Principes om de Thermische Microscopie (SThM) Af Te Tasten
De Types van Sonde
Belangrijke Toepassingen van het Aftasten van de Thermische Microscopie (SThM)
NT-MDT Aftastend Apparatuur de Thermische van de Microscopie (SThM)
     Controlemechanisme en Software
     NT-MDT Aftastend Sondes de Thermische van de Microscopie (SThM)

Inleiding

Het Aftasten van de Thermische Microscopie (SThM) is een geavanceerde Aftastende techniek van de Microscopie van de Sonde die nuttig is om nanoscale thermische eigenschappen en topografische beelden te verkrijgen.

Het Aftasten van de Thermische apparatuur van de Microscopie beschikbaar bij NT-MDT kan de temperatuur en warmtegeleidingsvermogendistributie registreren en tonen aan de oppervlakte van een steekproef.

Belangrijke Voordelen om de Thermische Microscopie (SThM) Af Te Tasten

Het belangrijkste voordeel om de Thermische Microscopie Af Te Tasten is dat het een hogere ruimteresolutie dan de Infrarode Microscopie, de Reflectiecoëfficiënt Thermometry van de Laser en micro-Raman Thermometry toont.

Technologie en Werkende Principes om de Thermische Microscopie (SThM) Af Te Tasten

De verrichting van een Thermische Microscoop van het Aftasten is gebaseerd op de AtoomTechnieken van de Microscopie (AFM) van de Kracht.

Wanneer het atomically scherpe uiteinde AFM in nabijheid aan een te bestuderen steekproef wordt geplaatst is er een hitteuitwisseling die de temperatuur van het uiteinde wijzigt. Het is toen vrij ongecompliceerd om signalen van het uiteinde te gebruiken om te creëren wat effectief een thermische kaart van de oppervlakte is.

Nota: als u niet kunt bekijken de geanimeerde grafiek onder u behoefte aan
download de recentste versie van
flitsspeler van Adobe.com

De hitteuitwisseling of de hittestroom worden beïnvloed door verscheidene factoren; met inbegrip van de temperatuur van het uiteinde, de contactdruk en de inherente materiële eigenschappen van de steekproef zoals Warmtegeleidingsvermogen en de Specifieke Capaciteit van de Hitte.

Hoewel de aangewezen methode van verrichting via vast lichaam aan stevige directe geleiding is, is het mogelijk dat in aanwezigheid van waterige species dat de geleiding binnen de vloeibare meniscus aan de uiteindeoppervlakte voorkomt die ook door gasgeleiding kan worden beïnvloed. Om deze reden de aangewezen methode van verrichting is oppervlaktenvoorwaarden vacu5um af te tasten.

De Types van Sonde

Twee types van sondes zijn gebruikt in het Aftasten van de Thermische Microscopie -

  • Het type van Thermokoppel - met deze regeling wordt de temperatuur gemeten door een thermokoppelverbinding bij het sondeuiteinde. Typisch Chromel Alumel, combinaties Au/Pd Au/Ni.
  • Het type van Bolometer - in deze regeling wordt de sondetemperatuur gecontroleerd door de weerstand van een dunne film bij het sondeuiteinde. De weerstand kan worden gebruikt om de sonde te verwarmen en de temperatuur tezelfdertijd te meten.

Het signaal van de sonde van de Bolometer gaat door een het lezenkring van de wheatstonebrug over die een vaste krachtbron verstrekt en de weerstand van de bolometersonde meet.

Gebruikend deze regeling is het mogelijk om constante macht of constante temperatuur te gebruiken. Het voordeel van constante temperatuur is de betere snelheid en de verminderde steekproefschade.

De fundamentele grens van resolutie is evenredig aan kT, waar k de boltzman constante is en T de temperatuur is. Bij kamertemperatuur kT is ~ 10-21 J.

De belangrijkste ontwerpkwesties met betrekking tot sondes zijn de kleine grootte van microfabricated sondes om een hoge graad van ruimtedieresolutie te bereiken aan goede thermische isolatie van een kleine thermische massa van sonde wordt gekoppeld.

De temperaturen van de Steekproef worden typisch gemeten op actieve apparatenstructuren zoals magnetische opnamehoofden, laserdioden of andere vormen van elektroschakelschema.

Omgekeerd, wordt het warmtegeleidingsvermogen typischer gemeten op samengestelde steekproeven. In zulk een meting, zal meer voltage op de sonde worden toegepast die het verhogen verder boven kamertemperatuur. Het warmtegeleidingsvermogen van de steekproef zal de temperatuur van de sonde door hitte vanaf het uiteinde beïnvloeden min of meer af te voeren en het warmtegeleidingsvermogen kan daardoor worden berekend.

Belangrijke Toepassingen van het Aftasten van de Thermische Microscopie (SThM)

Enkele belangrijke toepassingen voor SthM zijn voor tekort en hete vlekopsporing in halfgeleiders, photoresist metrologie en de opsporing van suboppervlakteeigenschappen die niet door AFM kunnen worden waargenomen.

De Typische materiële parameters die kunnen worden waargenomen omvatten de thermodynamische karakterisering van materiële eigenschappen zoals geleidingsvermogen, specifieke hittecapaciteit, en de temperaturen van de glasovergang.

De technologie is ook van bijzondere relevantie voor farmaceutische samenstellingen en voor de analyse van biomoleculen.

NT-MDT Aftastend Apparatuur de Thermische van de Microscopie (SThM)

Controlemechanisme en Software

De SThM systeemhardware omvat een elektronische controlemechanisme, een software, en sondes.

Het controlemechanisme van de Microscopie van het Aftasten Thermische (Figuur 1) wordt aangesloten aan de belangrijkste Atoomelektronika van de Microscoop van de Kracht via een standaarduitbreidingscontactdoos. Het systeem wordt gemakkelijk aangepast door een gebruikersvriendelijke softwareinterface.

Figuur 1. Elektronisch controlemechanisme

Voor handigheid, is het controleprogramma SThM geïntegreerd in de belangrijkste software NT-MDT AFM als één van de methodes van de contactwijze.

wegens hoge gevoeligheid van het systeem en met geringe geluidssterkte van het outputvoltage, verstrekt het elektronische controlemechanisme hoge signaalresolutie.

Een extra voordeel is dat de compacte grootte van elektronikahardware de opstelling vereenvoudigt en de tijd betrokken bij het aftasten van de beelden van hoge resolutieSThM optimaliseert.

NT-MDT Aftastend Sondes de Thermische van de Microscopie (SThM)

Het Aftasten van de Thermische wijze van de Microscopie van verrichting met een AFM gebruikt een gespecialiseerde die sonde met een weerstand in de cantilever wordt gebouwd (Figuur 2)

Figuur 2. De houder van de Cantilever

Figuur 3. Hoofd AFM

De module SThM van NT-MDT staat gebruikers toe die de veranderingen in weerstand te controleren met de temperatuur aan het eind van de sonde wordt gecorreleerd. Dientengevolge, kan het systeem relatieve veranderingen van steekproeftemperatuur en warmtegeleidingsvermogen controleren.

Figuur 4. De Opstelling van de Sonde van SThM

De thermische sondes van NT-MDT verstrekken dan 100 NM beter zijresolutie voor zowel topografie als thermische beelden (Figuur 5).

Figuur 5. Het Aftasten van de Thermische Microscopie staat men toe om beelden van <100 NM zijresolutie te verkrijgen.
Steekproef: Optische Vezel in Epoxy. (Verlaten) topografiebeeld; (Juist) warmtegeleidingsvermogenbeeld. De grootte van het Aftasten: 6 x 6 µm.

De gespecialiseerde die cantilever SThM, van SiO met2 een dunne metaallaag wordt gemaakt, wordt gedeponeerd op de sonde zodanig dat het hoogste weerstandsgedeelte van de laag dichtbij de uiteindetop geconcentreerd is.

Figuur 6. Het beeld van SEM van de Sonde SThM

door NT-MDT, AZoNano.com

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

Last Update: 14. June 2013 01:16

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit