Grunder av Atom- StyrkaMicroscopy för KontaktFunktionsläge och TappingMode

Vid AZoNano

Bordlägga av Tillfredsställer

Inledning
KontaktFunktionsläge AFM
TappingMode AFM
Om Bruker

Inledning

Atom- styrkamicroscopy (AFM) är en van vid teknik karakteriserar ytbehandlar på extremt kickupplösning. En korsond kommas med in i nära närhet med ta prov som ska analyseras. Sondera och ta prov är den rörda släktingen till varje annan i ett raster mönstrar därefter, och ett antal mätas i en följetong danar på diskret lägen (PIXEL). Figurera shows 1 ett schematiskt av en sond i ett AFM-system.

Figurera 1. Schematiskt av denspets enheten som används i en AFM.

Växelverkan mellan spetsen och tar prov ytbehandlar mätas, genom att övervaka förskjutningen av det fritt, avslutar av den fäste cantileveren. Det finns flera intriger att utföra detta. Fixade avslutar av cantileveren kan vara den monterade endera statisk elektricitet eller på en liten utlösare för att möjliggöra dynamiska avbilda funktionslägen. Cantileveren/sonden är delen av ett ändrat klassiskt stängd-kretsar återkopplingssystemet under dess funktion (se för att figurera 2).

Figurera 2. Kvarterdiagrammet av återkopplingen kretsar kontrollera växelverkanstyrkan i en AFM.

Spets-ta prov växelverkan som mätas till och med cantileverförskjutningsavkännaren, är den yttre störningen. Storleken är beslutsam vid användaren matar in, det setpoint värderar. I konventionell AFM föreställer det setpoint den avbilda styrkan. Det önskade setpoint realiseras, genom att bearbeta det resulterande felet, signalerar (eller skillnaden mellan det setpoint och faktiskt värderar), av endifferens (PID) återkopplingskontrollant som kör detpiezo för att minimera felet signalerar.

KontaktFunktionsläge AFM

Kontaktfunktionsläget är inte endast det lättaste AFM-funktionsläget som ska förstås, men också visas grundbasen av extra funktionslägen som ScanningKapacitens (SCM)Funktionsläge, Funktionsläge för ScanningFördelnings (SSRM)Motstånd, den typiska AFM cantileveren för Etc. A in figurerar 3.

Figurera 3. Avböjning av en cantilever som by orsakas, spets-tar prov styrkor

Den små (vinkelformiga) rörelsen av använda påtryckning mätas gemensamt av en laser strålar, som reflekteras av cantileveren och riktas på en kluven fotodetektor, som visat in figurerar 4.

Figurera 4. Schematiskt av ljus källa, cantileveren och fotoavkännaren som återmontera de grundläggande delarna av systemet för ljus-använda påtryckning AFM-upptäckt.

Styrka-distansera buktar är en grundläggande AFM-funktion som förklarar kontaktfunktionsläge. Ett schematiskt av en styrka buktar visas in figurerar 5.

Figurera 5. Styrka distanserar buktar. (Den röda) att närma sig och återtar (blått) buktar visas på rätten. Notera att den sammanlagda kontaktstyrkan är anhörigen på adhesionen såväl som applicerade laddar.

Styrka buktar i dem avslöjer en variation av tar prov rekvisita, liksom adhesion och överensstämmelse. Styrka-volymen som avbildar funktionsläge, baseras på PIXEL-vid-PIXEL analys av styrka buktar. Men den används inte dess långsamt rusar ofta tack vare. Det mest allmänningbruket av styrka buktar är i kombination med några av bildar av SPM som avbildar i ”enfor”, danar.

Hålla de setpoint konstant stundrasterbildläsningarna tar prov spetsen och släkting till varje annan, avbilda för kontaktfunktionsläge utförs. Nackdelen här är sidostyrkan som utövas på ta prov, kan vara ganska kicken. Detta kan resultera in tar prov skada, eller rörelsen av förhållandevis löst fäst anmärker. En lösning till det problem var att svänga cantileveren under att avbilda, som ledde till TappingMode att Avbilda.

TappingMode AFM

Problemet av att ha kick-sidostyrkor mellan cantileveren och ytbehandlar mycket kick som sidoupplösning kan lösas genom att ha spetshandlag ytbehandla endast för en kort tid, undvika således utfärda av lateralstyrkor och friktion över ytbehandla. Detta funktionsläge sågs hence till som TappingMode AFM.

Ett typisk svar buktar av en cantilever visas in figurerar 6. Den Typiska TappingMode funktionen bärs ut genom att använda upptäckt för amplitudmodulering med a låsa-i förstärkaren.

Figurera 6. Resonans buktar av en TappingMode cantilever över och nästan ytbehandla. Notera att resonansen skiftar för att fälla ned frekvenser och ställer ut en tappa i amplitud.

Rikta styrka mätas inte i TappingMode. Bukta som in visas, figurerar 7 konstrueras, genom att tillfoga det shortrange motbjudande och lång-spänner dragningskraftar.

Figurera 7. Styrka buktar markera vinka av en svängande cantilever i TappingMode.

Styrkan buktar eller riktar styrkor mellan spetsen och ta prov mätas inte faktiskt av de TappingMode AFM stunderna som erfar växelverkan. TappingModen AFM svänger fram- och tillbaka på denna buktar och att påverka varandra utan att vara in rikta kontrollerar av styrkan och endast ett genomsnittligt svar av många växelverkan, fast låsa-i förstärkaren anmälas.

Förminskningen av cantileveramplitud kan mätas när spetsen och tar prov att närma sig varje annan. Och otvetydigt tilldelat till ett bestämt ta prov egenskapen, Fast detta inte är skadligt, begränsar den informationsdet okända tar prov topografi som kan nås.

Det naturligt instabila återkopplingsläget i den TappingMode funktionen gör det svårt att automatisera några av bildläsningsjusteringarna. Styrkor kan variera, när de går i väg från ettstatligt läge. Högre spetsamplituden, högre energin som lagras i använda påtryckning och i de avbilda styrkorna. Temperaturändringar och/eller vätska för Driva tack vare jämnar ändringsaffekter funktionen i vätskor.

Det är nödvändigt att justera återkopplingssystemet för att uppnå pålitlig information från AFMEN. En bildläsning för kontaktfunktionsläge kan lättare kontrolleras än en TappingMode bildläsning, som TappingMode har det komplexa svängande systemet.

Har förgångna försök för Stunder gjorts att justera att avbilda parametrar automatiskt i TappingMode, där är inte annan bevisad metod för det brett spänner av tar prov gemensamt utstuderat med AFMs, därför att TappingModen fungerar på resonant frekvens för cantileveren, var cantileverdynamiken försvåras förhållandevis.

Den knackande lätt på dynamiken beror starkt på ta provrekvisitan. Återkopplingssvängning för den hårda delen av ta prov kan också orsakas av entrimmad återkoppling kretsar av den mjuka delen av ta prov, som optimization av parametrarna för varje del av ta prov är mycket svår. Dessutom förhindrar lång tidkonstanten (millisekunder) av cantileverresonansen också ögonblicklig optimization på varje som avbildar, pekar. Riktastyrkan kontrollerar av kontaktfunktionsläget som avbildar, och thus tillgänglig tillfogad information är borttappad i TappingMode. TappingMode, erbjuder emellertid det undeniable gynnar av fritt avbilda för sidostyrka, som har gjort det det framträdande avbilda funktionsläget i AFM hitintills.

Om Bruker

Nano Bruker Ytbehandlar ger Atom- produkter för det StyrkaMikroskop-/ScanningSondMikroskopet (AFM/SPM), som står ut från annan kommersiellt - tillgängliga system för deras robustt design och lindra-av-bruk, stunden som underhåller den högsta upplösningen. NANOSEN som mäter huvudet, som är den vår delen allra, instrumenterar, använder en unik fiber-optisk interferometer för att mäta cantileveravböjningen, som gör överenskommelsen för ställa in så, att den är inte större än ett standart forskningmikroskopmål.

Denna information har varit sourced, granskat, och anpassat från material förutsatt att av Nano Bruker Ytbehandlar.

Behaga besök Nano Bruker Ytbehandlar För mer information på denna källa.

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

Last Update: 23. January 2014 11:31

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit