Инструменты нанотехнологий

ФемтоСкан. Многофункциональный сканирующий зондовый микроскоп с полным управлением через Интернет

«ФемтоСкан» является сканирующим зондовым микроскопом, в котором впервые в мире реализована технология дистанционного управления прибором и анализа данных через сеть Интернет. Это позволяет осуществлять полномасштабные измерения с любого компьютера, подключенного к локальной сети или сети Интернет, при этом неограниченное количество санкционированных сетевых пользователей могут иметь доступ к данным эксперимента в реальном масштабе времени и осуществлять самостоятельные анализ, обработку и построение трехмерных изображений.

Микроскоп позволяет проводить измерения на воздухе и в жидких средах. Он предназначен для проведения фундаментальных и прикладных научных исследований, а также для организации экспериментального дистанционного образования студентов в области практической нанотехнологии.

Реализовано более 50 различных режимов сканирующей зондовой микроскопии, в том числе:

  • контактная атомно-силовая микроскопия
  • резонансная атомно-силовая микроскопия
  • бесконтактная атомно-силовая микроскопия
  • сканирующая фрикционная микроскопия
  • сканирующая туннельная микроскопия
  • туннельная спектроскопия
  • сканирующая резистивная микроскопия
  • электростатическая микроскопия
  • магнитно-силовая микроскопия
  • силовое картирование поверхности
  • нанолитография
  • и другие

А также:

  • Оптическая микроскопия с передачей данных через Интернет
  • Измерения на воздухе и в жидкости
  • Регулируемый нагрев температуры образца

Спецификации сканирующего зондового микроскопа ФемтоСкан

Основные особенности СЗМ ФемтоСкан

  • Строго вертикальное начальное сближение зонда/образца
  • Начальный подход — шаговый двигатель
  • Диапазон начального подхода — до 4 мм
  • Величина шага начального сближения — 30 нм
  • Типичный тепловой дрейф — меньше 1 нм/с
  • Положение образца — горизонтальное
  • Размер образца — до 15 мм в диаметре, 5 мм в высоту
  • Размер сканирования — 2 m или 10 m
  • Частота сканирования — до 30 Гц
  • Закрепление образца — с помощью магнитного держателя

Режим туннельной микроскопии

  • Измерения в режимах постоянной высоты, постоянного туннельного тока, туннельной спектроскопии
  • Измерение зависимостей I(U), I(Z) в выбранных точках
  • Диапазон регистрации туннельного тока: 10 pA - 20 nA, 0.01 pA - 1 nA
  • Диапазон изменения напряжения ±9 V
  • Разрешение на высокоориентированном пиролитическом графите — 0.2 нм

Режим атомно-силовой микроскопии

  • Измерения в режимах постоянной высоты, постоянной силы, сил трения
  • Измерения в модуляционных режимах
  • Резонансная мода (полуконтакт)
  • Разрешение на слюде: 0.4 нм

Режим сканирующей резистивной микроскопии

  • Режим предназначен для получения картины распределения электрической проводимости поверхности образца одновременно с регистрацией рельефа поверхности.
  • Разрешение: 1 нм
  • Электрический ток: 10 pA - 10 nA
  • Диапазон измерения контактного сопротивления: 1 кОм – 10 МОм

Блок электроники ФемтоСкан

  • Контроль данных и обратной связи осуществляется цифровым сигнальным процессором с частотой 133 MHz для арифметический операций
  • Максимальное напряжение X, Y, и Z высоковольтных усилителей ±135 V
  • 7 16-битовых ЦАП с временем установления в 10 мкс для X, Y, Z, и напряжения, 3 опциональных ЦАП
  • 2 частотных генератора, разрядностью в 32 бита
  • 2 встроенных 16-битных АЦП с временем установления в 10 мкс
  • Усилитель туннельного напряжения с диапазоном выходного сигнала : ±10 V
  • Нагреватель образца ФемтоСкан (опционально)
  • Температурный диапазон — до 80 °C
  • Точность температуры — 0,05 °C
  • Температурный дрейф в течение нагревания(максимальный) — 100 нм/ °C (вертикальное направление), 40 нм/ °C (боковое направление)

Техническое описание

Сканирующий зондовый микроскоп «ФемтоСкан Онлайн» предназначен для наблюдения морфологии поверхности и локальных свойств образцов с субнанометровым пространственным разрешением на воздухе, в жидких средах. Принцип действия основан на перемещении зонда над поверхностью и регистрации его отклонения в результате взаимодействия с поверхностью. Выбор сигнала, используемого для регистрации расстояния между зондом и поверхность, обуславливает название режима сканирования. В атомно-силовом режиме это силы отталкивания атомов зонда и образца, в туннельном режиме это туннельный ток между зондом и образцом. Высокое разрешение достигается за счет использования специальных зондов с тонким острием.

ФемтоСкан - общий вид микроскопа

Установка микроскопа состоит из нескольких основных и второстепенных блоков, деталей и соединительных элементов. На рисунке представлен общий вид микроскопа. Блок управления 1 соединяется с блоком преобразователей 2 посредством кабеля «блок управления – блок преобразователей» 16. Блоки 1 и 2 подключаются к сети посредством кабеля сетевого 21. Блок управления выполнен на базе персонального компьютера под управлением операционной системы Microsoft™ Windows XP. В состав программного обеспечения входят следующие наименования:

  1. Программа управления сканирующим зондовым микроскопом и обработки изображений «FemtoScan Online».
  2. Пакет программ OpenOffice.org
  3. Программа Adobe Acrobat Reader

К блоку преобразователей подсоединяется блок пьезоманипулятора 3. Для соединения используется кабель, встроенный в блок 3. Внутри блока 3 установлен прецизионный позиционирующий элемент, выполненный из пьезоэлектрического материала. Грубое позиционирование по вертикальной оси выполняется с помощью установленного внутри блока 3 шагового двигателя. В торце позиционирующего элемента установлен магнитный держатель. В целях виброизоляции блока 3 используется подставка виброзащитная 6.

Для сканирования в различных режимах используются головки, устанавливаемые на поверхность блока 3. Грубое позиционирование в горизонтальной плоскости осуществляется вручную путем перемещения головки. Для повышения точности позиционирования рекомендуется использовать оптический короткофокусный микроскоп-монокуляр с 20-кратным увеличением на длинном штативе и подсветку. После окончания грубого позиционирования монокуляр следует отвести, а подсветку выключить.

Для работы в режиме СТМ (сканирующая туннельная микроскопия) используется головка СТМ 5 и столик СТМ 10. Головка 5 соединяется со встроенным кабелем блока 3, столик 10 соединяется с одиночным выводом встроенного кабеля блока 3. В держатель головки устанавливается металлическая проволока диаметром 0.1 мм. Конец проволоки рекомендуется скусывать чистыми лабораторными ножницами.

Для работы в режимах АСМ (атомно-силовая микроскопия) и РАСМ (резонансная атомно-силовая микроскопия) используется головка РАСМ 4. Соединение головки 4 с блоком 3 выполняется встроенным кабелем. Для работы в режиме РАСМ необходимо соединить головку 4 с блоком преобразователей кабелем «резонансный режим» 17. Для работы в режимах АСМ и РАСМ на открытом воздухе используется держатель зонда РАСМ 12. Для установки образца используется, в зависимости от высоты образца, один из столиков h3 7, h4 8, h5 9. Для нанесения образца в качестве подложки рекомендуется использовать слюду. Крепление подложки к столику рекомендуется осуществлять двусторонним скотчем. Установку столика на позиционирующий элемент рекомендуется производить пинцетом, выполненным из немагнитного материала. Для сканирования в режиме АСМ используются зонды АСМ 19 различной жесткости. Для сканирования в режиме РАСМ используются зонды РАСМ 20 различной жесткости. Установку зонда рекомендуется производить пинцетом с тонкими концами, изготовленным из немагнитного материала. Для установки зонда в держатель 12, держатель необходимо перевернуть и нажать на него, установить зонд под упругую планку, после чего отпустить держатель 12.

Для сканирования на воздухе с термостатированием используется столик термостатируемый 14. Соединение столика с блоком преобразователей осуществляется кабелем «термостат» 15.

Для сканирования со снятием резистивного сигнала держатель зонда 12 соединяется с головкой 4 посредством кабеля «резистивный режим» 18. При этом в качестве столика используется столик 10, и одиночный вывод кабеля 18 соединяется с одиночным выводом столика 10.

Для сканирования в жидкости (с опциональным термостатированием) используются держатель зонда для жидкостной ячейки 13, жидкостная ячейка с термостатированием 11, и кабель 15. Для компенсации испарения жидкости рекомендуется подливать необходимые количества с помощью шприца емкостью 25 мл с установленной тонкой иглой. Для установки зонда в держатель 13, держатель необходимо перевернуть и нажать на него, установить зонд под проволочную перемычку, после чего отпустить держатель 13.

Дополнительные материалы:

Информация предоставлена ООО НПП «Центр перспективных технологий», Центр перспективных технологий, ЗАО

Отправить сообщение представителю компании

2 9 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Z А Б В Г Д Е И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Э ВСЕ