扫描和原子力显微镜中机械和热漂移的解决方案

几乎每一位SPM专家在其经验中都遇到过样品和探针相互错位导致的失败。这种效应是由AFM系统内部的机械漂移或热漂移引起的。结果对整个实验来说是致命的,特别是对小的扫描区域(小于1 μm)。

压电片引起的机械漂移氨的性质

即使是最好的压电陶瓷设备也会有滞后、蠕变和非线性问题。使系统具有终极重复性的唯一方法是应用特殊的软件和闭环(CL)校正。在实践中,CL传感器总是在系统中加入一些噪声,因此几乎所有商业可用的SPMs都不允许在小于500 nm的磁场上使用闭环校正。

建议的解决方案机械漂移

特殊设计的NTEGRA热测量头提供了机会,以保持超高的稳定性和再现探头运动。在商用仪器中,NTEGRA Therma的扫描仪传感器噪音最低。

工程解决方案使硬件校正的区域可以小到50纳米。事实上,当CL传感器打开时,甚至原子晶格也可以被成像。

引起的热漂移SPM零件热膨胀不均匀

即使在有温度控制的房间里,也很容易发现3-5°K量级的温度噪声。

SPM在运行过程中也会产生一些热量。在市场上可用的SPMs中,典型的热漂移值是每小时几十纳米。实验温度范围越宽,热漂移的影响越突出。大约几百纳米每K的漂移成为普通SPM的规则。

建议的解决方案热漂移

NTEGRA Therma采用独特的设计解决方案来对抗热漂移。彻底开发的系统几何形状,具有相似热膨胀系数和导电性系数的特殊材料组合,扫描模块温度的精确稳定,以及其他一些特性,使XY在室欧洲杯足球竞彩温下的漂移小至3-5 nm/hour,在变化的温度下约为10 nm/K !

以极低的扫描速率(约1线/秒)获得HOPG的原子晶格

图1所示。以极低的扫描速率(约1线/秒)获得HOPG的原子晶格

用闭环校正成像的云母原子晶格。

图2。用闭环校正成像的云母原子晶格。

纳米管和纳米粒子的长期实验。欧洲杯猜球平台7小时的总排量约为35 nm。样品由h博士提供。陈斌,美国佛罗里达大学物理系。

图3。纳米管和纳米粒子的长期实验。欧洲杯猜球平台7小时的总排量约为35 nm。样品由h博士提供。陈斌,美国佛罗里达大学物理系。

使用NTEGRA Tomo的基于AFM的层析成像

AFM断层扫描是一种基于原子力显微镜(AFM)和超微切开术的方法。它允许人们研究几乎任何聚合物材料的内部性质,包括相当硬的材料。在连续AFM成像后,结合超微切片机切片,可以进行三维重建。

AFM层析成像装置的原理方案:1个样品,2个样品夹,3个可移动的超微切臂,4个超微切刀,5个AFM扫描仪,6个探针夹,7个AFM探针

图4。AFM层析成像装置的原理方案:1个样品,2个样品夹,3个可移动的超微切臂,4个超微切刀,5个AFM扫描仪,6个探针夹,7个AFM探针

聚合物基质中的二氧化硅纳欧洲杯猜球平台米颗粒(纳米复合材料)。每张图像大小为20x40 μm,间距为200 nm。样本由以色列Technion的aliza Tzur博士提供。

图5。聚合物基质中的二氧化硅纳欧洲杯猜球平台米颗粒(纳米复合材料)。每张图像大小为20x40 μm,间距为200 nm。样本由以色列Technion的aliza Tzur博士提供。

多组分聚合物共混物的三维模型。模型尺寸8.0x5.6x0.6 um,各部分之间的间距为40 nm。样品由瑞士ETH-Honggerberg Polymere研究所的christian Sailer博士提供。

图6。多组分聚合物共混物的三维模型。模型尺寸8.0x5.6x0.6 um,各部分之间的间距为40 nm。样品由瑞士ETH-Honggerberg Polymere研究所的christian Sailer博士提供。

树脂包埋蓝藻细菌的AFM断层扫描。在放大的AFM图像和3D模型(4.9x4.6x0.9 um,截面间距50 nm)上可以清楚地看到光合膜薄片。样品由n博士提供。Matsko,瑞士苏黎世联邦理工学院。

图7。树脂包埋蓝藻细菌的AFM断层扫描。在放大的AFM图像和3D模型(4.9x4.6x0.9 um,截面间距50 nm)上可以清楚地看到光合膜薄片。样品由n博士提供。Matsko,瑞士苏黎世联邦理工学院。

扫描探针显微镜共焦显微镜/光谱学

Combin的优点ed分析

SPM和共聚焦显微镜/光谱学的结合可以同时对样品表面的同一区域进行物理和化学表征。NTEGRATherma已经成功集成了AFM, SNOM(近场光学显微镜),拉曼和荧光显微镜和光谱技术。

此外,由于光与SPM探针的相互作用而产生的独特非线性光学效应产生了巨大的拉曼和荧光信号增强。由于特殊的原子力显微镜针尖与聚焦激光光斑的精确空间协调,TERS(针尖增强喇曼散射)实验成为可能。光学特性现在可以用远超过衍射极限的分辨率来进行。

超高空间分辨率拉曼显微镜。探针尖端增强拉曼散射实验,探针尖端着陆时,碳纳米管g波段的B -强度增加了几个数量级,碳纳米管束的C -共焦拉曼图像。同一纳米管束的D-尖端增强拉曼散射(TERS)图像。注意,与共聚焦显微镜相比,TERS提供了4倍以上的空间分辨率。资料由s.c harintsev博士、Dr。J. Loos, TUE,荷兰和P.Dorozhkin博士,ISSP RAS,俄罗斯。

图8。超高空间分辨率拉曼显微镜。探针尖端增强拉曼散射实验,探针尖端着陆时,碳纳米管g波段的B -强度增加了几个数量级,碳纳米管束的C -共焦拉曼图像。同一纳米管束的D-尖端增强拉曼散射(TERS)图像。注意,与共聚焦显微镜相比,TERS提供了4倍以上的空间分辨率。资料由s.c harintsev博士、Dr。J. Loos, TUE,荷兰和P.Dorozhkin博士,ISSP RAS,俄罗斯。

通过亮场显微镜(A)、β -胡萝卜素线拉曼显微镜(B)和自荧光共聚焦显微镜(C)看到的微藻。样本由澳大利亚维多利亚莫纳什大学的Don McNaughton博士提供。

图9。通过亮场显微镜(A)、β -胡萝卜素线拉曼显微镜(B)和自荧光共聚焦显微镜(C)看到的微藻。样本由澳大利亚维多利亚莫纳什大学的Don McNaughton博士提供。

用fitc标记抗体染色的线粒体SNOM图像。注意XY分辨率超出了衍射极限。

图10。用fitc标记抗体染色的线粒体SNOM图像。注意XY分辨率超出了衍射极限。

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    NT-MDT光谱仪器。(2019年10月31日)。扫描和原子力显微镜中机械和热漂移的解决方案。AZoM。于2021年9月24日从//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=4074检索。

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