Mikroskopie skenující sondou

SPM (Scanning Probe Microscopy) mikroskop Solver PRO-M firmy NT-MDT

Vysoce pokročilý a modulární mikroskop určený pro charakterizaci povrchu vzorků se dvěma typy skenerů:

  1. Skener pro skenování sondou vybavený nízkošumovými kapacitními senzory pro přesné snímaní polohy skenujícího hrotu.
    • Rozsah 100x100 mikrometrů vodorovně a 10 mikrometrů svisle
    • Velikost vzorků je až 100x20 mm, případně neomezená pokud se pro měření použije samotná hlava bez příslušenství pro přiblížení vzorku.
  2. Skener pro skenování vzorkem
    • Rozsah 3x3 mikrometrů vodorovně a 2.6 mikrometrů svisle
    • Velikost vzorků je až 40x10 mm a 12x12x2 mm pro měření v kapalině.

Přístroj umožňuje měření v AFM módu - nevodivé vzorky (kontaktní/semikontaktní/ nekontaktní mód) a také v STM módu díky přídavné STM hlavě - vodivé vzorky. Lze také pokročilou litografii.

K dispozici je také cela pro měření v kapalinách v konfiguraci skenování vzorkem 3x3 mikrometrů vodorovně a 2.6 mikrometrů svisle.

Unikátním příslušenstvím je sada pro měření âAtomic Force Acoustic Microscpopyâ umožňující získat informace o mechanických vlastnostech měřených vzorků (Youngův modul pružnosti) s rozlišením. Metoda vyniká vysokým fázovým kontrastem (detekce jednotlivých fází v multikomponentních materiálech nebo fázové separace materiálu) a je přitom méně destruktivní než metoda nanoindentace.

Pro manipulaci se vzorky a nalezení skenovaných objektů je mikroskop vybaven optickým mikroskopem se CCD kamerou s manuálním kontinuálním zoomem 85x až 1050x a rozlišením 3 mikrometry.

Seznam měřících technik:

Mikroskopie:

  1. Na vzduchu:
    • Rastrovací tunelová mikroskopie (STM)
      Tunelová mikroskopie pracuje na principu tunelového jevu: jsou-li dva vodivé materiály v dostatečné blízkosti (ale ne v kontaktu), existuje nenulová pravděpodobnost, že elektrony projdou z jednoho materiálu do druhého, protéká tzv. tunelový proud. Velikost tunelového proudu silně (exponenciálně) závisí na vzdálenosti a také na přiloženém napětí.
    • Mikroskopie atomových sil (AFM) - (kontaktní, bezkontaktní, příklepový mód)
    • Mikroskopie laterálních sil (LFM)
      pracuje v kontaktním režimu a využívá atomárních sil pusobících na hrot. Pri rastrování se nesnímá prohnutí raménka, ale jeho zkroucení pusobením sil rovnobežných s rovinou povrchu vzorku. Obrázky získané touto metodou prezentují zmenu trecí síly mezi hrotem a povrchem. Její velikost závisí na materiálových vlastnostech povrchu a jeho mikro–drsnosti.
    • Phase Imaging mode/ Force Modulation mode/Adhesion Force Imaging
    • DC&AC Mikroskopie detekující magnetické síly (MFM)
      zobrazuje prostorové rozložení magnetických polí na povrchu vzorku. Mikroskop pracuje v bezkontaktním modu, kde posuv rezonancní frekvence zpusobuje lokální magnetická síla (vzdálenost mezi feromagneticky povrstveným a zmagnetovaným hrotem a povrchem vzorku musí být taková, aby atomární síly pusobící na hrot byly menší než pusobící síly magnetické). Výsledný obrázek je kombinací informací o topografii vzorku a jeho magnetických vlastnostech.
    • DC&AC Electrostatic Force Microscopy (EFM)
    • Scanning Capacitance Microscopy (SCM)
    • Kelvin ProbeMicroscopy (KPM)
    • Spreading Resistance Imaging (SRI)
    • Atomic Force Acoustic Microscopy (AFAM)

 

  1. V kapalině:
    • Atomic Force Microscopy (AFM)(contact +semicontact + noncontact)
    • Lateral Force Microscopy(LFM)
    • Phase Imaging mode/ Force Modulation mode/Adhesion Force Imaging

Spektroskopie:

  • AFM (force_volume imaging, amplitude_distance, phase_distance curves)
  • STM (I(z), I(V))
  • PLocal Barrier Height (LBH)
  • Local Density of States (LDOS)



Litografie:

  1. Na vzduchu:
    • AFM (Force (scratching + dynamic plowing) and Current (DC&AC )
    • Skenovací tunelovací mikroskopie (STM))

 

  1. V kapalině:
    • AFM (scratching + dynamic plowing)