eng
Выпуск #6/2009
Ю.Миронов.
Атомно-силовой микроскоп CYPHER – новый взгляд в «наномир»
Атомно-силовой микроскоп CYPHER – новый взгляд в «наномир»
Просмотры: 2100
Атомно-силовой микроскоп (АСМ) CYPHER создан для обеспечения максимальной разрешающей способности зондовой микроскопии. Его применение поднимает на качественно новый уровень исследования объектов с нанометровыми характерными размерами. Самый низкий по сравнению с аналогами уровень шума, автоматизированная система настройки лазера, стабильность системы позволят при использовании этого прибора взглянуть на «наномир» другими глазами.
С момента изобретения 20 лет назад АСМ был разработан широкий спектр технологий, применяемых в зондовой микроскопии. В настоящее время достигнут предел в разрешающей способности АСМ, построенных на основе традиционных технологий. Новые разработки многих производителей сканирующих зондовых микроскопов (СЗМ) связаны лишь с улучшением облика и автоматизацией настроек АСМ и принципиально не улучшают их основные параметры – позиционирование и сканирование с предельным нанометровым разрешением [1, 2, 3].
Первым за последнее десятилетие, качественно улучшившим сканирующие рабочие характеристики АСМ, стал CYPHER (рис.1), представленный в конце 2008 года компанией Asylum Research.
Уникальные технологии, внедренные в конструкцию АСМ Cypher, вывели его на качественно новый уровень и позволили создать высокотехнологичный, многофункциональный прибор с высокой разрешающей способностью и стабильностью сканирования. Величина шума системы сканирования с замкнутой обратной связью составляет в этом приборе 60 пм. АСМ CYPHER оснащен новой системой позиционирования c тремя независимыми сенсорами по осям XYZ. За счет применения новой системы разрешение изображения, полученного с замкнутой обратной связью, сравнимо с разрешением изображения, формируемого без обратной связи.
Одними из главных критериев высокой разрешающей способности зондового микроскопа являются минимальный температурный дрейф и защита от вибраций и акустических помех.
Расположение основных модулей АСМ CYPHER выполнено с полной изоляцией зонда и образца от внешних вибраций, что делает его невосприимчивым к внешним акусто- и виброшумам. На рис.2 показано расположение модулей внутри микроскопа: держателя кантилевера; оптического доступа к настройке зонда и образца; столика образцов.
Для достижения нанопозиционирования на уровне менее 60 пм необходимо, чтобы виброизоляция системы сканирования "зонд-образец" была также меньше этой же величины. Микроскоп CYPHER обладает виброзащитой с отклонением менее 10 пм при ускорении колебаний пола 1 мм/с2, что является впечатляющей характеристикой виброзащиты для АСМ. Отмечается также, что при естественных вибрациях для полнофункциональной работы микроскопа дополнительная виброзащита не требуется.
Для достижения предельной разрешающей способности и стабильности эксперимента необходимо обеспечивать температурную устойчивость конструкции микроскопа, параметры которой для температурного дрейфа у CYPHER на порядок лучше по сравнению с современными аналогами. В частности, при наличии модуля температурного контроля такой дрейф составляет в CYPHER менее 20 нм/°С.
Малошумящая система нанопозиционирования
Компания Asylum Research разработала самую малошумящую по сравнению с аналогами систему трехкоординатного нанопозиционирования третьего поколения – NanoPositioning System (NPS).
В АСМ CYPHER сканирование осуществляется образцом, что обеспечивает по сравнению со сканированием зондом более высокие параметры точности воспроизведения и отсутствие влияния дефектов пьезокерамики. Несомненное достижение – достигнутая точность позиционирования образца и зонда (меньше 60 пм по осям XY и меньше 50 пм по оси Z). В конструкции микроскопа применена система с замкнутой обратной связью, использующая сенсоры (цифровые измерительные преобразователи линейных перемещений) по трем осям XYZ, что обеспечивает стабильность, высочайшее разрешение и более точное, чем у аналогов, изображение результатов сканирования.
На рис.3 представлены конструкция закрепленного на гибких элементах столика образцов и внутреннее устройство системы нанопозиционирования микроскопа. Благодаря независимости контроля смещений по осям X и Y такое закрепление обеспечивает повышенную защиту образца от вибраций.
Одна из проблем, ограничивающих возможности АСМ, заключается в том, что сканирование в режиме с замкнутой обратной связью не позволяет получать высокое пространственное разрешение, ограничение которого связано с наличием шумов в используемой пьезокерамике. В системе NPS уровень шумов обратной связи доведен до крайне низкого значения. Это позволяет проводить сканирование с замкнутой обратной связью с той же точностью и уровнем шума, что и в режиме с разомкнутой обратной связью. По характеристикам работы система позиционирования не имеет аналогов у других производителей АСМ.
Автоматизированная система настройки лазера SpotOn
При работе с CYPHER пользователь сможет быстро убедиться, насколько удобными и простыми стали настройка фотодетектора и позиционирование лазера на кантилевер. Полностью моторизованная система наведения пучка лазера на кончик кантилевера позволяет приступить к сканированию сразу после загрузки образца. Управление центром наведения лазера осуществляется на мониторе при помощи курсора мыши (рис.4), центрирование фотодетектора – автоматическое.
Уменьшение лазерного пятна до 3 мкм
Многие конструкционные особенности современных зондовых микроскопов связаны с использованием кантилеверов малых размеров, поскольку они обладают более высокими резонансными частотами без увеличения жесткости консоли. Это позволяет осуществлять высокоскоростное сканирование в полуконтактном режиме и увеличивать диапазон чувствительности силовой спектроскопии (силы порядка субпиконьютон).
Одной из инновационных разработок Asylum Research стало уменьшение диаметра лазерного пятна до величины менее 3 мкм. На рис.5 представлены разные типы кантилеверов, причем кантилеверы малых размеров обладают более высокой чувствительностью, что открывает новые возможности для точных исследований.
В микроскопе CYPHER реализована возможность выбора модуля лазерного низкокогерентного суперлюминесцентного диода с различными размерами лазерного пятна (рис.6). Это позволяет получить оптимальное соотношение величины шума к сигналу, расширить области применения микроскопа, улучшить методики сканирования.
Работа СЗМ невозможна без хорошей оптической системы наведения зонда и образца. При позиционировании зонда крайне необходимо видеть объект, который планируется изучить. Для этого его следует визуализировать перед сканированием. Микроскоп CYPHER оборудован оптической системой Kohler, позволяющей наблюдать сверху за позиционированием с увеличением, ограниченным только пределом дифракции света. Система обеспечивает цифровое увеличение субмикронного изображения на поле 690x920 мкм2.
Основные технические особенности АСМ CYPHER:
величина шума отклонения амплитуды колебания кантилевера – не более 20 пм; высокая чувствительность к малым отклонениям;
область сканирования в латеральном направлении по осям XY – 30 мкм с замкнутой обратной связью, 40 мкм – без обратной связи; поле перемещения сканирования по оси Z – 5 мкм;
размеры образцов – 15 мм в диаметре и 7 мм по толщине;
размеры изображений, получаемых при сканировании, – 8,000х8,000 точек.
Атомно-силовая микроскопия для биологии и живых систем
Уникальные возможности для исследования биологических объектов предоставляет совмещение атомно-силовой микроскопии высокого разрешения и оптических методов микроскопии (конфокальной, флуоресцентного свечения). Визуализация объектов в оптических методах позволяет изучить их свойства во взаимодействии с потоком квантов (отражательные и свойства прохождения, особые виды свечения). Кроме того, в силовой микроскопии проводится исследование конкретного выбранного участка образца– изучение его топографии, силового взаимодействия с зондом. Это позволит качественно расширить информацию об объекте, включая его оптические свойства и отображение топографии с нанометровым разрешением.
Широкий спектр держателей образцов (рис.7) и кантилеверов позволяет осуществлять различные условия эксперимента – создавать особые среды для объектов (закрытые жидкостные ячейки образцов с температурной стабилизацией до 80°С, управление температурой от -35 до 300°С, полный контроль за составом жидкой среды).
Ячейка для нагрева биообъектов предназначена для исследования биологических объектов в температурно-стабилизированной жидкой среде с контролем температуры до 80°С с точностью менее 0,1°С.
Двухчастотный режим сканирования Dual AC
Asylum Research постоянно работает над совершенствованием методик сканирования, позволяющих ее партнерам достигать новых результатов. Из новых возможностей в зондовой микроскопии особое внимание заслужила запатентованная методика АСМ – режим Dual AC, в которой используется широкий спектр технологий динамической атомно-силовой микроскопии. Обычно в динамической АСМ кантилевер возбуждается на определенной резонансной частоте – частоте основной гармоники [4, 5]. Амплитуда или частота являются входными сигналами обратной связи, по которой система «отрабатывает» расстояние "зонд-образец".
Гибкая консоль (кантилевер) помимо основной гармоники обладает более высокими гармониками осцилляции. Частота основной гармоники ниже частот высоких гармоник, благодаря чему кантилевер, осциллирующий на двух и более гармониках, резко увеличивает свою чувствительность к изменениям свойств поверхности образца. На рис.8 представлена реализуемая схема сканирования в режиме Dual AC.
В работе [6] показано, что увеличение контрастности изображения АСМ в режиме Dual AC происходит за счет более резкого отклика на высоких гармониках по сравнению с основной гармоникой. Если периодическое отталкивающее взаимодействие между зондом и образцом нелинейное, то оно будет складываться на более высоких гармониках [7–10], причем система обратной связи «отрабатывает» по сигналам всех гармоник кантилевера.
В недавнем исследовании [11] проведено теоретическое моделирование бесконтактного АСМ в режиме притяжения, при котором кантилевер возбуждается на основной и второй гармониках. Обнаружено, что фаза второй гармоники сильно зависит от постоянной Хамакера (Hamaker constant), отражающей химическую природу материала образца.
Метод АСМ в режиме Dual AC позволил повысить результативность исследований свойств образцов, в частности, получены изображения графита и биологических объектов, показавшие резкое увеличение чувствительности сканирования.
Методика группового возбуждения (Band Excitation) – новое в СЗМ
17 ноября 2009 года Asylum Research анонсировала новую уникальную методику, повысившую возможности зондовой микроскопии – технологию группового возбуждения (Band Excitation technique). Методика сразу получила высокую оценку мирового научного сообщества, о чем свидетельствует присуждение ей R&D 100 Award – статуса одной из 100 лучших мировых разработок 2009 года по версии американского журнала Research&Development.
Методика группового возбуждения продемонстрировала новые возможности в картировании консервативных взаимодействий, нелинейности и рассеяния энергии материала с нанометровым разрешением [12]. Добротность кантилевера, колеблющегося вблизи поверхности образца, обратно пропорциональна энергии диссипации системы взаимодействия "зонд-образец". В обычных одночастотных режимах возбуждений СЗМ невозможно получить энергию перехода "зонд-образец" количественно, экспериментально измеряются только два параметра – амплитуда и фаза.
На рис.9 показан принцип работы методики Band Excitation. Цифровой возбуждающий сигнал поступает на кантилевер, отклик которого детектируется, и проводится Фурье-преобразование в каждой точке.
Соотношение преобразований Фурье возбуждающего сигнала и сигнала отклика кантилевера соответствует функции перехода, позволяющей получать его амплитуду, резонансную частоту и добротность Q.
Совмещение нанометрового разрешения АСМ с методиками СЗМ (проводящая АСМ ORCA, АСМ пьезоотклика) позволяет повысить эффективность исследований на зондовых микроскопах Asylum Research.
Мощная система обработки изображений ARgyle
Изображения, получаемые при сканировании в АСМ, являются графически сложными. Для их обработки и изучения полученных данных необходима система, обладающая мощнейшим инструментарием для работы с графикой, таблицами, 3D-визуализацией, а также аналитическими инструментами для создания отчетов. Программная среда ARgyle (рис.10) представляет собой полнофункциональную систему для работы с изображениями АСМ и включает в себя возможности импорта данных с параметрами со всех каналов.
Возможности просмотра и масштабирования для детального изучения объектов включают:
вращение, увеличение, перетаскивание изображений для лучшего их просмотра под определенным углом
и при определенной позиции;
регулировку шкалы вдоль оси Z;
использование логарифмической шкалы для сравнения с физическими размерностями;
стереоизображение для отображения глубины.
ARgyle использует наложение данных, полученных с разных каналов, отражающих амплитуду колебаний, фазу, топографию, магнитные и электрические свойства образца. Это позволяет получать корреляционные характеристики между различными параметрами в интересующей точке или области объекта. В программе ARgyleTM заложены возможности работы с изображениями, раскрывающие преимущества микроскопов Asylum Research, которые позволяют быстро создавать отчеты, проводить анализ результатов.
АСМ CYPHER в 2009 году неоднократно удостаивался высоких оценок научного сообщества: микроскоп включен в список 100 лучших мировых разработок – R&D 100 Award , за превосходные характеристики ему присужден престижный статус лучшего инновационного технологичного продукта – «Frost & Sullivan Best Practices Product Innovation Award». Прибор также признан лучшим лабораторным оборудованием года.
Intertech Corporation. Московское представительство: 127015, Москва, Б.Новодмитровская, 36/4. Офисный центр «Хрустальный». Тел. (495) 232-4225 , 783-3590 (многоканальный). Факс: (495) 783-3591. Моб. (905) 575-0154 . www.intertech-corp.ru
Литература:
1. Hartmann U. Theory of Noncontact Force Microscopy/ Scanning Tunneling Microscopy III; Theory of STM and Related Scanning Techniques / Eds. R. Wiensendanger and J.-H. Guntherodt. Berlin: Springer (1985).
2. Weisenhorn A.L., Hansma P.K., Albrecht T.R., Quate C.F. Forces in Atomic Force Microscopy in Air and Water. – Appl. Phys. Lett. 54 (26), (1989), р. 2651–2653.
3. Burnham N.A., Colton R.J. Measuring the nanomechanical properties and surface forces of materials using an atomic force microscope. – J. Vac. Sci. Technol. A.7, 4 (1989), р. 2906–2913.
4. Binnig G., Quate C.F. and Gerber C. Physical Review Letters 56 (9), 930 (1986).
5. Martin Y., Williams C.C. and Wickramasinghe H.K. – Journal of Applied Physics 61 (10), 4723 (1987).
6. Crittenden S., Raman A. and Reifenberger R. – Physical Review B 72 (23) (2005).
7. Stark M., Stark R.W., Heckl W.M. and Guckenberger R. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 99 (13), 8473 (2002).
8. Hillenbrand R., Stark М. and Guckenberger R. Applied Physics Letters 76 (23), 3478 (2000).
9. Stark R.W. and Heckl W.M. Review of Scientific Instruments 74 (12), 5111 (2003).
10. Stark R.W. – Nanotechnology, 15 (3), 347 (2004).
11. Rodriguez T.R. and Garcia R. – Applied Physics Letters 84 (3), 449 (2004).
12. Jesse S., Kalinin S.V., Proksch R. et al. The band excitation method in scanning probe microscopy for rapid mapping of energy dissipation on the nanoscale. – Nanotechnology, 18 (43) (2007).
Первым за последнее десятилетие, качественно улучшившим сканирующие рабочие характеристики АСМ, стал CYPHER (рис.1), представленный в конце 2008 года компанией Asylum Research.
Уникальные технологии, внедренные в конструкцию АСМ Cypher, вывели его на качественно новый уровень и позволили создать высокотехнологичный, многофункциональный прибор с высокой разрешающей способностью и стабильностью сканирования. Величина шума системы сканирования с замкнутой обратной связью составляет в этом приборе 60 пм. АСМ CYPHER оснащен новой системой позиционирования c тремя независимыми сенсорами по осям XYZ. За счет применения новой системы разрешение изображения, полученного с замкнутой обратной связью, сравнимо с разрешением изображения, формируемого без обратной связи.
Одними из главных критериев высокой разрешающей способности зондового микроскопа являются минимальный температурный дрейф и защита от вибраций и акустических помех.
Расположение основных модулей АСМ CYPHER выполнено с полной изоляцией зонда и образца от внешних вибраций, что делает его невосприимчивым к внешним акусто- и виброшумам. На рис.2 показано расположение модулей внутри микроскопа: держателя кантилевера; оптического доступа к настройке зонда и образца; столика образцов.
Для достижения нанопозиционирования на уровне менее 60 пм необходимо, чтобы виброизоляция системы сканирования "зонд-образец" была также меньше этой же величины. Микроскоп CYPHER обладает виброзащитой с отклонением менее 10 пм при ускорении колебаний пола 1 мм/с2, что является впечатляющей характеристикой виброзащиты для АСМ. Отмечается также, что при естественных вибрациях для полнофункциональной работы микроскопа дополнительная виброзащита не требуется.
Для достижения предельной разрешающей способности и стабильности эксперимента необходимо обеспечивать температурную устойчивость конструкции микроскопа, параметры которой для температурного дрейфа у CYPHER на порядок лучше по сравнению с современными аналогами. В частности, при наличии модуля температурного контроля такой дрейф составляет в CYPHER менее 20 нм/°С.
Малошумящая система нанопозиционирования
Компания Asylum Research разработала самую малошумящую по сравнению с аналогами систему трехкоординатного нанопозиционирования третьего поколения – NanoPositioning System (NPS).
В АСМ CYPHER сканирование осуществляется образцом, что обеспечивает по сравнению со сканированием зондом более высокие параметры точности воспроизведения и отсутствие влияния дефектов пьезокерамики. Несомненное достижение – достигнутая точность позиционирования образца и зонда (меньше 60 пм по осям XY и меньше 50 пм по оси Z). В конструкции микроскопа применена система с замкнутой обратной связью, использующая сенсоры (цифровые измерительные преобразователи линейных перемещений) по трем осям XYZ, что обеспечивает стабильность, высочайшее разрешение и более точное, чем у аналогов, изображение результатов сканирования.
На рис.3 представлены конструкция закрепленного на гибких элементах столика образцов и внутреннее устройство системы нанопозиционирования микроскопа. Благодаря независимости контроля смещений по осям X и Y такое закрепление обеспечивает повышенную защиту образца от вибраций.
Одна из проблем, ограничивающих возможности АСМ, заключается в том, что сканирование в режиме с замкнутой обратной связью не позволяет получать высокое пространственное разрешение, ограничение которого связано с наличием шумов в используемой пьезокерамике. В системе NPS уровень шумов обратной связи доведен до крайне низкого значения. Это позволяет проводить сканирование с замкнутой обратной связью с той же точностью и уровнем шума, что и в режиме с разомкнутой обратной связью. По характеристикам работы система позиционирования не имеет аналогов у других производителей АСМ.
Автоматизированная система настройки лазера SpotOn
При работе с CYPHER пользователь сможет быстро убедиться, насколько удобными и простыми стали настройка фотодетектора и позиционирование лазера на кантилевер. Полностью моторизованная система наведения пучка лазера на кончик кантилевера позволяет приступить к сканированию сразу после загрузки образца. Управление центром наведения лазера осуществляется на мониторе при помощи курсора мыши (рис.4), центрирование фотодетектора – автоматическое.
Уменьшение лазерного пятна до 3 мкм
Многие конструкционные особенности современных зондовых микроскопов связаны с использованием кантилеверов малых размеров, поскольку они обладают более высокими резонансными частотами без увеличения жесткости консоли. Это позволяет осуществлять высокоскоростное сканирование в полуконтактном режиме и увеличивать диапазон чувствительности силовой спектроскопии (силы порядка субпиконьютон).
Одной из инновационных разработок Asylum Research стало уменьшение диаметра лазерного пятна до величины менее 3 мкм. На рис.5 представлены разные типы кантилеверов, причем кантилеверы малых размеров обладают более высокой чувствительностью, что открывает новые возможности для точных исследований.
В микроскопе CYPHER реализована возможность выбора модуля лазерного низкокогерентного суперлюминесцентного диода с различными размерами лазерного пятна (рис.6). Это позволяет получить оптимальное соотношение величины шума к сигналу, расширить области применения микроскопа, улучшить методики сканирования.
Работа СЗМ невозможна без хорошей оптической системы наведения зонда и образца. При позиционировании зонда крайне необходимо видеть объект, который планируется изучить. Для этого его следует визуализировать перед сканированием. Микроскоп CYPHER оборудован оптической системой Kohler, позволяющей наблюдать сверху за позиционированием с увеличением, ограниченным только пределом дифракции света. Система обеспечивает цифровое увеличение субмикронного изображения на поле 690x920 мкм2.
Основные технические особенности АСМ CYPHER:
величина шума отклонения амплитуды колебания кантилевера – не более 20 пм; высокая чувствительность к малым отклонениям;
область сканирования в латеральном направлении по осям XY – 30 мкм с замкнутой обратной связью, 40 мкм – без обратной связи; поле перемещения сканирования по оси Z – 5 мкм;
размеры образцов – 15 мм в диаметре и 7 мм по толщине;
размеры изображений, получаемых при сканировании, – 8,000х8,000 точек.
Атомно-силовая микроскопия для биологии и живых систем
Уникальные возможности для исследования биологических объектов предоставляет совмещение атомно-силовой микроскопии высокого разрешения и оптических методов микроскопии (конфокальной, флуоресцентного свечения). Визуализация объектов в оптических методах позволяет изучить их свойства во взаимодействии с потоком квантов (отражательные и свойства прохождения, особые виды свечения). Кроме того, в силовой микроскопии проводится исследование конкретного выбранного участка образца– изучение его топографии, силового взаимодействия с зондом. Это позволит качественно расширить информацию об объекте, включая его оптические свойства и отображение топографии с нанометровым разрешением.
Широкий спектр держателей образцов (рис.7) и кантилеверов позволяет осуществлять различные условия эксперимента – создавать особые среды для объектов (закрытые жидкостные ячейки образцов с температурной стабилизацией до 80°С, управление температурой от -35 до 300°С, полный контроль за составом жидкой среды).
Ячейка для нагрева биообъектов предназначена для исследования биологических объектов в температурно-стабилизированной жидкой среде с контролем температуры до 80°С с точностью менее 0,1°С.
Двухчастотный режим сканирования Dual AC
Asylum Research постоянно работает над совершенствованием методик сканирования, позволяющих ее партнерам достигать новых результатов. Из новых возможностей в зондовой микроскопии особое внимание заслужила запатентованная методика АСМ – режим Dual AC, в которой используется широкий спектр технологий динамической атомно-силовой микроскопии. Обычно в динамической АСМ кантилевер возбуждается на определенной резонансной частоте – частоте основной гармоники [4, 5]. Амплитуда или частота являются входными сигналами обратной связи, по которой система «отрабатывает» расстояние "зонд-образец".
Гибкая консоль (кантилевер) помимо основной гармоники обладает более высокими гармониками осцилляции. Частота основной гармоники ниже частот высоких гармоник, благодаря чему кантилевер, осциллирующий на двух и более гармониках, резко увеличивает свою чувствительность к изменениям свойств поверхности образца. На рис.8 представлена реализуемая схема сканирования в режиме Dual AC.
В работе [6] показано, что увеличение контрастности изображения АСМ в режиме Dual AC происходит за счет более резкого отклика на высоких гармониках по сравнению с основной гармоникой. Если периодическое отталкивающее взаимодействие между зондом и образцом нелинейное, то оно будет складываться на более высоких гармониках [7–10], причем система обратной связи «отрабатывает» по сигналам всех гармоник кантилевера.
В недавнем исследовании [11] проведено теоретическое моделирование бесконтактного АСМ в режиме притяжения, при котором кантилевер возбуждается на основной и второй гармониках. Обнаружено, что фаза второй гармоники сильно зависит от постоянной Хамакера (Hamaker constant), отражающей химическую природу материала образца.
Метод АСМ в режиме Dual AC позволил повысить результативность исследований свойств образцов, в частности, получены изображения графита и биологических объектов, показавшие резкое увеличение чувствительности сканирования.
Методика группового возбуждения (Band Excitation) – новое в СЗМ
17 ноября 2009 года Asylum Research анонсировала новую уникальную методику, повысившую возможности зондовой микроскопии – технологию группового возбуждения (Band Excitation technique). Методика сразу получила высокую оценку мирового научного сообщества, о чем свидетельствует присуждение ей R&D 100 Award – статуса одной из 100 лучших мировых разработок 2009 года по версии американского журнала Research&Development.
Методика группового возбуждения продемонстрировала новые возможности в картировании консервативных взаимодействий, нелинейности и рассеяния энергии материала с нанометровым разрешением [12]. Добротность кантилевера, колеблющегося вблизи поверхности образца, обратно пропорциональна энергии диссипации системы взаимодействия "зонд-образец". В обычных одночастотных режимах возбуждений СЗМ невозможно получить энергию перехода "зонд-образец" количественно, экспериментально измеряются только два параметра – амплитуда и фаза.
На рис.9 показан принцип работы методики Band Excitation. Цифровой возбуждающий сигнал поступает на кантилевер, отклик которого детектируется, и проводится Фурье-преобразование в каждой точке.
Соотношение преобразований Фурье возбуждающего сигнала и сигнала отклика кантилевера соответствует функции перехода, позволяющей получать его амплитуду, резонансную частоту и добротность Q.
Совмещение нанометрового разрешения АСМ с методиками СЗМ (проводящая АСМ ORCA, АСМ пьезоотклика) позволяет повысить эффективность исследований на зондовых микроскопах Asylum Research.
Мощная система обработки изображений ARgyle
Изображения, получаемые при сканировании в АСМ, являются графически сложными. Для их обработки и изучения полученных данных необходима система, обладающая мощнейшим инструментарием для работы с графикой, таблицами, 3D-визуализацией, а также аналитическими инструментами для создания отчетов. Программная среда ARgyle (рис.10) представляет собой полнофункциональную систему для работы с изображениями АСМ и включает в себя возможности импорта данных с параметрами со всех каналов.
Возможности просмотра и масштабирования для детального изучения объектов включают:
вращение, увеличение, перетаскивание изображений для лучшего их просмотра под определенным углом
и при определенной позиции;
регулировку шкалы вдоль оси Z;
использование логарифмической шкалы для сравнения с физическими размерностями;
стереоизображение для отображения глубины.
ARgyle использует наложение данных, полученных с разных каналов, отражающих амплитуду колебаний, фазу, топографию, магнитные и электрические свойства образца. Это позволяет получать корреляционные характеристики между различными параметрами в интересующей точке или области объекта. В программе ARgyleTM заложены возможности работы с изображениями, раскрывающие преимущества микроскопов Asylum Research, которые позволяют быстро создавать отчеты, проводить анализ результатов.
АСМ CYPHER в 2009 году неоднократно удостаивался высоких оценок научного сообщества: микроскоп включен в список 100 лучших мировых разработок – R&D 100 Award , за превосходные характеристики ему присужден престижный статус лучшего инновационного технологичного продукта – «Frost & Sullivan Best Practices Product Innovation Award». Прибор также признан лучшим лабораторным оборудованием года.
Intertech Corporation. Московское представительство: 127015, Москва, Б.Новодмитровская, 36/4. Офисный центр «Хрустальный». Тел. (495) 232-4225 , 783-3590 (многоканальный). Факс: (495) 783-3591. Моб. (905) 575-0154 . www.intertech-corp.ru
Литература:
1. Hartmann U. Theory of Noncontact Force Microscopy/ Scanning Tunneling Microscopy III; Theory of STM and Related Scanning Techniques / Eds. R. Wiensendanger and J.-H. Guntherodt. Berlin: Springer (1985).
2. Weisenhorn A.L., Hansma P.K., Albrecht T.R., Quate C.F. Forces in Atomic Force Microscopy in Air and Water. – Appl. Phys. Lett. 54 (26), (1989), р. 2651–2653.
3. Burnham N.A., Colton R.J. Measuring the nanomechanical properties and surface forces of materials using an atomic force microscope. – J. Vac. Sci. Technol. A.7, 4 (1989), р. 2906–2913.
4. Binnig G., Quate C.F. and Gerber C. Physical Review Letters 56 (9), 930 (1986).
5. Martin Y., Williams C.C. and Wickramasinghe H.K. – Journal of Applied Physics 61 (10), 4723 (1987).
6. Crittenden S., Raman A. and Reifenberger R. – Physical Review B 72 (23) (2005).
7. Stark M., Stark R.W., Heckl W.M. and Guckenberger R. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 99 (13), 8473 (2002).
8. Hillenbrand R., Stark М. and Guckenberger R. Applied Physics Letters 76 (23), 3478 (2000).
9. Stark R.W. and Heckl W.M. Review of Scientific Instruments 74 (12), 5111 (2003).
10. Stark R.W. – Nanotechnology, 15 (3), 347 (2004).
11. Rodriguez T.R. and Garcia R. – Applied Physics Letters 84 (3), 449 (2004).
12. Jesse S., Kalinin S.V., Proksch R. et al. The band excitation method in scanning probe microscopy for rapid mapping of energy dissipation on the nanoscale. – Nanotechnology, 18 (43) (2007).
Отзывы читателей
