Принципы Микроскопии Режима Контакта и Усилия TappingMode Атомной

AZoNano

Содержание

Введение
Режим Контакта AFM
TappingMode AFM
О Bruker

Введение

Атомная микроскопия усилия (AFM) метод используемый для того чтобы характеризовать поверхности на весьма высоком разрешении. Острый зонд принесен в близость с образцом быть проанализированным. Зонд и образец после этого двинуты по отношению к одину другого в картине растра, и количество измерено в серийном способе на небезрассудных положениях (пикселах). На Диаграмму 1 показано схему зонда в системе AFM.

Диаграмма 1. Схема агрегата консольн-подсказки используемого в AFM.

Взаимодействия между подсказкой и поверхностью образца измерены путем контролировать смещение наружного конца прикрепленного cantilever. Несколько схем для выполнения этого. Фикчированный конец cantilever может быть установленным или static или на малом приводе для того чтобы включить динамические режимы воображения. Консольное/зонд часть доработанной классической системы с обратной связью короткозамкнутого витка во время своей деятельности (см. диаграмму 2).

Диаграмма 2. Блок-схема цепи обратной связи контролируя усилие взаимодействия в AFM.

Взаимодействие подсказк-образца измеренное через консольный датчик смещения внешние нарушения. Величина определена входным сигналом пользователя, setpoint значением. В обычном AFM setpoint представляет усилие воображения. Пожеланное setpoint осуществляно путем обрабатывать приводя к сигнал ошибки (или разницу между setpoint и натуральной величиной) устройством регулирования с обратными связями (PID) пропорциональн-объединенн-дифференциала которое управляет z-piezo для того чтобы уменьшить сигнал ошибки.

Режим Контакта AFM

Режим Контакта не только самый легкий режим AFM, котор нужно понять но также основная основа дополнительных режимов как Режим Емкости Скеннирования (SCM), Режим Распространяя Сопротивления Скеннирования (SSRM), cantilever Etc. A типичный AFM показана в диаграмме 3.

Диаграмма 3. Отклонение cantilever причиненного усилиями подсказк-образца

Измеряют малое (угловое) движение рукоятки обыкновенно лазерным лучом который отражен с cantilever и направлен на фотодетектор разделения, как показано в диаграмме 4.

Диаграмма 4. Схема источника света, cantilever, и детектора фото reassembling основные компоненты системы обнаружения AFM свет-рукоятки.

Кривый усили-расстояния основная деятельность AFM для того чтобы объяснить режим контакта. Схема кривого усилия показана в диаграмме 5.

Диаграмма 5. кривый расстояния Усилия. Подход (красный) и разделяет кривые (сини) показан на праве. Заметьте что полное усилие контакта зависел на прилипании так же, как прикладной нагрузке.

Кривые Усилия в себе показывают разнообразие свойства образца, как прилипание и соответствие. Режим воображения усили-тома основан на анализе пиксел--пиксела кривых усилия. Но он используемые часто должные к своему малому ходу. Самые общие кривые использованих сил в комбинации с любыми формами воображения SPM в способе «пункт-и-всхода».

Держать setpoint константу пока выполнены развертки растра подсказка и образец по отношению к одину другого, воображение режима контакта. Недостаток здесь боковое усилие приложенное на образце может быть довольно высоок. Это может привести к в повреждении образца или движении относительно свободно прикрепленных предметов. Разрешение к той проблеме было осциллировать cantilever во время воображения, которое вело к Воображению TappingMode.

TappingMode AFM

Проблема иметь высок-боковые усилия между cantilever и разрешением поверхности очень высоким боковым может быть разрешена путем иметь касание подсказки поверхность только на короткий период времени, таким образом во избежание вопрос боковых усилий и сопротивления через поверхность. Этот режим следовательно был назван TappingMode AFM.

Типичная кривый реакции cantilever показана в диаграмме 6. Типичная деятельность TappingMode унесена используя обнаружение амплитудной модуляции с a замк-в усилителе.

Диаграмма 6. кривый Резонанса cantilever TappingMode над и близко к поверхностью. Заметьте что резонанс переносит для того чтобы понизить частоты и показывает падение в амплитуде.

Сразу усилие не измерено в TappingMode. Кривый показанная в диаграмме 7 построена путем добавлять кракторейсовые отталкивающие и длиннорейсовые привлекательные усилия.

Диаграмма 7. кривый Усилия выделяя движение осциллируя cantilever в TappingMode.

Кривый усилия или сразу усилия между подсказкой и образцом фактически не измерены TappingMode AFM пока испытывающ взаимодействия. TappingMode AFM осциллирует взад и вперед на этой кривом, взаимодействуя без находиться в непосредственном регулировании усилия и только средней реакции много взаимодействий хотя замк-в усилителе сообщает.

Уменьшение консольной амплитуды можно измерить когда подсказка и образец причаливают одину другого. Хотя это не вредно, оно ограничивает информацию за топографией образца которую можно приобрести и точно выраженно задать к некоторому свойству образца.

По существу неустойчивая ситуация обратной связи в деятельности TappingMode делает ее трудным автоматизировать некоторые из регулировок развертки. Усилия могут поменять идя далеко от номинальной ситуации. Высоко амплитуда подсказки, более высоко энергия, котор хранят в рукоятке и в усилиях воображения. Перемещайтесь должное к изменениям температуры и/или жидкие уровни изменяют аффекты деятельность в жидкостях.

Необходимо отрегулировать систему с обратной связью для того чтобы достигнуть достоверных сведений от AFM. Развертку режима контакта можно более легко контролировать чем развертку TappingMode по мере того как TappingMode имеет сложную осциллируя систему.

Пока были сделаны прошлые попытки отрегулировать параметры воображения автоматически в TappingMode, не другой доказанный метод для обширного ряда образцов обыкновенно изучаемых с AFMs потому что TappingMode работает на консольной резонирующей частоте, где консольная динамика относительно осложнена.

Выстукивая динамика зависит сильно на свойствах образца. Колебание Обратной Связи для трудной части образца может также быть причинено хорошо-настроенной цепью обратной связи мягкой части образца по мере того как оптимизирование параметров для каждой части образца очень трудно. Сверх Того, константа долгого времени (миллисекунды) консольного резонанса также предотвращает мгновенное оптимизирование на каждый этап воображения. Сразу управление усилия воображения режима контакта и таким образом добавленная информация доступная потеряны в TappingMode. TappingMode, однако, предлагает безусловное преимущество воображения бокового усилия свободно, которое делало им доминантный режим воображения в AFM для того чтобы датировать.

О Bruker

Поверхности Bruker Nano обеспечивают Атомные продукты Микроскопа Усилия/Микроскопа Зонда Скеннирования (AFM/SPM) которые стоят вне от других имеющих на рынке систем для их робастных конструкции и легкия в использовании, пока поддерживающ самое высокое разрешение. Головка NANOS измеряя, которая часть всех наших аппаратур, использует уникально волоконнооптический интерферометр для измерять консольное отклонение, которое делает компакт настроения так что оно не большле чем стандартная задача микроскопа исследования.

Эта информация найденный, расмотрена и приспособлена от материалов обеспеченных Поверхностями Bruker Nano.

Для больше информации на этом источнике, пожалуйста посетите Поверхности Bruker Nano.

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

Last Update: 23. January 2014 11:27

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit