Grundlagen der Kontakt-Modus-und AtomKraft-Mikroskopie TappingMode

Durch AZoNano

Inhaltsverzeichnis

Einleitung
Kontakt-Modus FLUGHANDBUCH
TappingMode FLUGHANDBUCH
Über Bruker

Einleitung

Atomkraftmikroskopie (AFM) ist eine Technik, die verwendet wird, um Oberflächen an der hohen Auflösung extrem zu kennzeichnen. Ein scharfer Fühler wird in nächste Nähe mit der Probe geholt analysiert zu werden. Fühler und Probe werden dann im Verhältnis zu einander in einem Rastermuster verschoben, und eine Menge wird auf eine Serienform an den diskreten Einbauorten (Pixel) gemessen. Abbildung 1 zeigt ein Diagramm eines Fühlers in einer FLUGHANDBUCH-Anlage.

Abbildung 1. Diagramm der Freitragendspitze Einheit verwendet in einem FLUGHANDBUCH.

Die Interaktionen zwischen der Spitze und der Beispieloberfläche werden gemessen, indem man die Distanzadresse des freien Endes des befestigten Kragbalkens überwacht. Es gibt einige Entwürfe, zum dieses durchzuführen. Das örtlich festgelegte Ende des Kragbalkens kann montierter entweder Static oder auf einem kleinen Stellzylinder sein, zum von dynamischen Aufnahmemodi zu aktivieren. Das freitragende/der Fühler ist ein Teil einer geänderten klassischen Regelfeedbackanlage während seiner Operation (siehe Abbildung 2).

Abbildung 2. Santendiagramm der Rückkopplungsschleife, welche die Interaktionskraft in einem FLUGHANDBUCH steuert.

Die Spitzeprobe Interaktion, die durch den freitragenden Distanzadressefühler gemessen wird, ist die externe Störung. Die Größe wird durch den Benutzerinput, der setpoint Wert bestimmt. In herkömmlichem FLUGHANDBUCH stellt setpoint die Darstellungskraft dar. Gewünschte setpoint wird verwirklicht, indem man das resultierende Fehlersignal (oder Unterschied zwischen dem setpoint und tatsächlichen Wert) durch einen Proportional-integraldifferenzial Feed-back (PID)controller aufbereitet, der das z-piezo treibt, um das Fehlersignal herabzusetzen.

Kontakt-Modus FLUGHANDBUCH

Kontaktmodus ist nicht nur der einfachste FLUGHANDBUCH-Modus, zum aber auch die grundlegende Basis von zusätzlichen Modi als Scannen-Kapazitanz-Modus, (SCM) Scannen-Ausbreitungswiderstand-Modus, (SSRM) Usw. zu verstehen. Ein typischer FLUGHANDBUCH-Kragbalken wird in Abbildung 3. gezeigt.

Abbildung 3. Ausschlag eines Kragbalkens verursacht durch Spitzeprobe Kräfte

Die kleine (eckige) Bewegung des Hebels wird geläufig durch ein Laserstrahl, das weg vom Kragbalken reflektiert wird und auf einen Rissphotodetektor verwiesen, wie in Abbildung 4. gezeigt gemessen.

Abbildung 4. Diagramm der Lichtquelle, des Kragbalkens und des Fotodetektors, der die grundlegenden Bauteile des Leichthebel FLUGHANDBUCH-Erfassungssystems neu zusammenstellt.

Die Kraftabstand Kurve ist eine grundlegende FLUGHANDBUCH-Operation, zum des Kontaktmodus zu erklären. Ein Diagramm einer Kraftkurve wird in Abbildung 5. dargestellt.

Abbildung 5. Kraftabstandskurve. Der Anflug (rot) und entnehmen (Blau) Kurven werden gezeigt auf dem Recht. Beachten Sie, dass die Gesamtkontaktkraft vom Beitritt sowie von der angewandten Belastung abhängig ist.

Kraftkurven in selbst decken eine Vielzahl von Beispieleigenschaften, wie Beitritt und Befolgung auf. Der Kraftvolumen Aufnahmemodus basiert auf Pixel-durchpixel Analyse von Kraftkurven. Aber er liegt nicht an seinem langsamen verwendetes häufig. Die geläufigste Gewaltanwendung Kurven ist im Verbindung mit irgendwelchen der Formulare von SPM-Darstellung auf eine „Punkt-undtrieb“ Form.

Halten der setpoint Konstante, während Rasterverfahren die Spitze und die Probe im Verhältnis zu einander, die Kontaktmodusdarstellung durchgeführt wird. Der Nachteil hier ist die seitliche Kraft, die auf der Probe ausgeübt wird, kann ziemlich hoch sein. Dieses kann Beispielschaden oder die Bewegung von verhältnismäßig lose befestigten Nachrichten ergeben. Eine Lösung zu diesem Problem war, der Kragbalken während der Darstellung zu oszillieren, die zu TappingMode-Darstellung führte.

TappingMode FLUGHANDBUCH

Das Problem des Habens von hoch-seitlichen Kräften zwischen dem Kragbalken und hohen seitlichen der Auflösung der Oberfläche sehr kann indem man die Spitzennote nur für kurze Zeit gelöst werden die Oberfläche hat und so den Punkt von seitlichen Kräften und von Luftwiderstand über der Oberfläche vermeidet. Dieser Modus gekennzeichnet folglich als TappingMode FLUGHANDBUCH.

Eine typische Wartekurve eines Kragbalkens wird in Abbildung gezeigt, 6., die Typische TappingMode-Arbeit unter Verwendung des Amplitudenmodulationsbefunds mit a Verriegelung-im Verstärker durchgeführt wird.

Abbildung 6. Resonanzkurve eines TappingMode-Kragbalkens über und nah an der Oberfläche. Beachten Sie, dass die Resonanz verschiebt, um Frequenzen zu senken und ein Absinken der Amplitude aufweist.

Direkte Kraft wird nicht in TappingMode gemessen. Die Kurve, die in Abbildung 7 gezeigt wird, wird konstruiert, indem man die abstoßenden und Langstreckenkurzstreckenanziehungskräfte hinzufügt.

Abbildung 7. Kraftkurve, die den Antrag eines oszillierenden Kragbalkens in TappingMode markiert.

Die Kraftkurve oder die direkten Kräfte zwischen der Spitze und der Probe wird nicht wirklich durch das TappingMode FLUGHANDBUCH beim Erfahren der Interaktionen gemessen. Das TappingMode FLUGHANDBUCH oszilliert hin- und her auf dieser Kurve und wirkt ohne in der direkten Regelung der Kraft und nur der durchschnittlichen Antwort vieler Interaktionen zu sein zusammen, obwohl Verriegelung-im Verstärker berichtet wird.

Die Reduzierung der freitragenden Amplitude kann gemessen werden, wenn die Spitze und die Probe sich nähern. Obwohl dieses nicht schädlich ist, schränkt es die Informationen über Beispieltopographie hinaus ein, die einem bestimmten Beispieleigentum gewonnen werden und eindeutig zugewiesen werden kann.

Die in sich selbst instabile Feed-backsituation in TappingMode-Operation macht es schwierig, einige der Scan-Einstellungen zu automatisieren. Kräfte können sich beim Gehen unterscheiden weg von einer Dauerzustandsituation. Je höher die Spitzenamplitude, desto höher die Energie gespeichert im Hebel und in den Darstellungskräften. Treiben Sie wegen der Temperaturwechsel und/oder ändern Flüssigkeitsstände Affekte die Operation in den Flüssigkeiten.

Es ist wesentlich, die Feed-backanlage einzustellen, um zuverlässige Informationen vom FLUGHANDBUCH zu erzielen. Ein Kontaktmodusscan kann als ein TappingMode-Scan leicht gesteuert werden, da TappingMode komplexe oszillierende Anlage hat.

Während letzte Versuche, Darstellungsparameter in TappingMode automatisch einzustellen gemacht worden sind, gibt es nicht andere nachgewiesene Methode für die breite Musterkollektion, die geläufig mit AFMs studiert wird, weil das TappingMode bei freitragender Eigenfrequenz funktioniert, in der die freitragende Dynamik verhältnismäßig schwierig ist.

Die klopfende Dynamik hängt stark von den Beispieleigenschaften ab. Feed-backoszillation für das harte Teil der Probe kann durch eine gut-justierte Rückkopplungsschleife des Weichteils der Probe auch verursacht werden, da Optimierung der Parameter für jedes Teil der Probe sehr schwierig ist. Außerdem verhindert die Konstante der langen Zeit (Millisekunden) der freitragenden Resonanz auch blitzschnelle Optimierung an jedem Darstellungspunkt. Die direkte Kraftregelung der Kontaktmodusdarstellung und die folglich hinzugefügte verfügbare Information sind in TappingMode verloren. TappingMode bietet jedoch den unleugbaren Nutzen der Darstellung der seitlichen Kraft frei an, die es den dominierenden Aufnahmemodus in FLUGHANDBUCH bis jetzt gemacht hat.

Über Bruker

Nano-Oberflächen Bruker liefert AtomKraft-Mikroskop-/Scannen-Fühler-Mikroskop(AFM/SPM) Produkte, die heraus von anderen handelsüblichen Anlagen für ihre robuste Auslegung und Benutzerfreundlichkeit stehen, während, die höchste Auflösung beibehalten. Der NANOS-Messkopf, der ein Teil aller unserer Instrumente ist, setzt ein eindeutiges Glasfaserinterferometer für das Messen des freitragenden Ausschlags ein, der macht den Vertrag der Installation so, dass er nicht größer als ein Standardforschungsmikroskoplernziel ist.

Diese Informationen sind Ursprungs- angepasst gewesen, wiederholt und von den Materialien, die von Nano-Oberflächen Bruker bereitgestellt werden.

Zu mehr Information über diese Quelle, besuchen Sie bitte Nano-Oberflächen Bruker.

Date Added: May 18, 2012 | Updated: Jan 23, 2014

Last Update: 23. January 2014 11:11

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