Benefícios de Técnicas de Imagem Lactente Atômicas Avançadas de Batida do AFM da Microscopia da Força de ScanAsyst e de PeakForce

Por AZoNano

Índice

Introdução
Batida de PeakForce
ScanAsyst
Vantagens
Conclusões
Sobre Bruker

Introdução

A Batida de PeakForce (PFT) e ScanAsyst (SA) são duas técnicas de imagem lactente Atômicas (AFM) de Microsocope da Força introduzidas recentemente por Bruker que cabe na estrutura de modos existentes do AFM. A etapa crucial no AFM é o ajuste real demorado de parâmetros do feedback do AFM pelo usuário. ScanAsyst fornece o independente consistente dos resultados da perito-qualidade da experiência do usuário.

Batida de PeakForce

PeakForce que Bate, como TappingMode, evita forças laterais pelo contacto intermitente da amostra. Difere de TappingMode que se opera em um modo não-ressonante. Os benefícios do contacto e da imagem lactente de TappingMode são combinados no sistema de oscilação em PeakForce que Bate e as ressonâncias indesejáveis em pontos da rotação são evitadas. A operação geral é ilustrada em figura 1.

A Figura 1. dados Experimentais da força curva-se para um modilhão operado na Batida de PeakForce. A alavanca é conduzida por uma onda sinusoidaa e as curvas são indicadas como a força contra o tempo e a força contra a distância.

A força controlada da interacção pode ser mais baixo devido à sensibilidade mais alta da força em um modilhão macio. A taxa típica da repetição de 2kHz permite as velocidades da imagem lactente que são comparáveis à operação de TappingMode (figura 2).

Figura 2. varredura de 2μm de uma amostra de graphene obtida na operação de Batida de PeakForce. Diversas etapas mono-atómicas e ilhas pequenas podem claramente ser identificadas.

ScanAsyst

ScanAsyst usa o mecanismo de Batida de PeakForce e ajusta todos os parâmetros críticos da imagem lactente. Isto dá as imagens de alta qualidade sem o usuário que ajusta parâmetros da imagem lactente e as interfaces de utilizador problemáticas do AFM. Uma relação básica do SA é mostrada em figura 3. O usuário somente tem que seleccionar a área real da varredura. Há igualmente uma opção para ajustar o campo de AutoControl pelo indivíduo e para escolher os parâmetros.

Figura 3. Captura de ecrã da relação básica do SA. Todos Os ajustes do feedback e a taxa de varredura são calculados automaticamente pelo AFM.

Os cálculos subjacentes que permitem o SA acontecem nas microplaquetas rápidas do FPGA executadas em controladores de Bruker. O ponto inicial do ruído, o parâmetro chave, está ajustado automaticamente pelo AFM depois que terminou um quadro completo enquanto não todas as varreduras exigem o ultra-baixo ruído que Bruker AFMs pode conseguir. Selecionando um ponto inicial discreto, o AFM pode ajustar o feedback e a velocidade da imagem lactente para obter um determinado resultado em vez de manipular o laço de feedback. Os dados que o SA produz mesmo durante a imagem lactente da primeira vez é melhor do que poderiam ser produzidos por um perito do AFM (figura 4).

Figura 4. varredura 80nm das correntes1838 do alkane do CH obtidas em PFT. A distância interlaminar é somente 2nm!

A flexibilidade incorporado do SA permite usuários controla a inteiramente ou parcialmente a operação de PFT. Um exemplo de uma interface de utilizador expandida do SA é mostrado em figura 5.

Figura 5. Captura de ecrã da relação expandida do SA. Se desejado, o SA permite que a flexibilidade para que os parâmetros sejam ajustados manualmente.

Durante a imagem lactente de SA/PFT o usuário pode monitora constantemente a integridade da operação olhando o monitor incorporado da força segundo as indicações de figura 6.

A Figura Tempo real de 6. disparou do força-monitor durante a imagem lactente com SA. Isto permite o usuário monitora constantemente a integridade do processo da imagem lactente.

Vantagens

A introdução de dados da altura em TappingMode é resolvida em PFT, desde que responde somente à interacção de curto prazo como as interacções de longo alcance são ignoradas para o controle da altura, uma chave à imagem lactente de alta resolução. Consistentemente controlando as forças de curto prazo da interacção, PFT permite o controle da qualidade da imagem com menos produtos manufacturados.

As características Chaves PFT são:

  • Insensibilidade aos efeitos devido à geometria ressonante do sistema (figura 7)
  • Não Afectado pelo Q-Factor do modilhão (figura 8).
  • Pode ser operada para ambientes mudar.
  • Operado em freqüência fixa, daqui ajustamento do modilhão desnecessário.
  • Reajustamento não exigido mesmo com temperatura ou mudança média.
  • Insensível às mudanças na freqüência ressonante da ponta de prova e no Q como PFT.
  • Forças da Imagem Lactente tão baixas como alguns dez dos pico-newtons são reservados enquanto o software do SA subtrai mesmo as mudanças do fundo causadas pela temperatura ou pelas flutuações niveladas fluidas (figura 9). A operação do SA em temperaturas diferentes é dada em figura 10.

Figura 7. linescan 160nm de trincheiras íngremes. A parte inferior lisa indica que a ponta de prova alcançou toda a maneira.

Figura 8. varredura de 30μm de uma membrana do Teflon em PeakForce (saido) e em TappingMode regular (direito). Os Produtos Manufacturados visíveis na operação de TappingMode não estão actuais nos dados de Batida de PeakForce.

Figura 9. varredura de 1μm do ADN do Origâmi na solução de amortecedor usando o SA. As Únicas costas do ADN que compreendem a estrutura quadrada são claramente discerníveis.

Figura 10. imagens 500nm do CH60122 na temperatura ambiente e no 70°C.

As curvas da força estão igualmente disponíveis ao usuário para extrair a informação específica material adicional. Bruker usa a capacidade de obter curvas múltiplas da força-distância em cada lugar da imagem em seu pacote de PeakForce QNM. Figura 11 mostra as curvas resultantes de um HSDC de 100ms e de uma curva selecionada.

Figura 11. Resultado de um HSDC durante o processo da imagem lactente. As curvas da força que permitem a imagem lactente podem ser extraídas e igualmente ser usadas para a análise mais aprofundada.

Uma variedade de modos, realizados tradicional na operação do modo de contacto, podem extremamente tirar proveito da combinação com o PFT. Os modos Elétricos tais como a Microscopia da Capacidade da Exploração (SCM) ou a Escavação De Um Túnel AFM (ATUM) obteriam um impulso do desempenho. Uma imagem do ATUM obtida combinando o SA/PFT é mostrada em figura 12.

Figura 12. Imagem de PFT-TUNA de nanotubes do carbono. Prove a topografia à esquerda o mapa e da condutibilidade à direita. Prove a cortesia do Prof. Haia, Rice University.

Conclusões

A Vantagem da Batida dominada AFM é a falta das forças laterais inerentes para contactar a imagem lactente. Mas sua complexidade impediu a automatização do passo crítico e o ajuste do laço de feedback impediu o avanço dEsta nota do AFM mostra que a Batida de PeakForce gera os dados que são iguais e melhores do que TappingMode e os dados que usam ScanAsyst são seguros mesmo se obtido por um usuário novo.

Sobre Bruker

As Superfícies Nano de Bruker fornecem os produtos Atômicos do Microscópio da Força/do Microscópio Ponta De Prova da Exploração (AFM/SPM) que estão para fora de outros sistemas disponíveis no comércio para seus projecto e acessibilidade robustos, enquanto mantendo o mais de alta resolução. A cabeça de medição de NANOS, que é peça de todos nossos instrumentos, emprega um interferómetro original da fibra óptica para medir a deflexão do modilhão, que faz o estojo compacto da instalação assim que é não maior do que um objetivo padrão do microscópio da pesquisa.

Esta informação foi originária, revista e adaptada dos materiais fornecidos por Superfícies Nano de Bruker.

Para obter mais informações sobre desta fonte, visite por favor Superfícies Nano de Bruker.

Date Added: May 21, 2012 | Updated: Jan 23, 2014

Last Update: 23. January 2014 11:25

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