Elementy pomiaru AFM

Podobne dokumenty
1 k. AFM: tryb bezkontaktowy

AFM. Mikroskopia sił atomowych

I. Wstęp teoretyczny. Ćwiczenie: Mikroskopia sił atomowych (AFM) Prowadzący: Michał Sarna 1.

Laboratorium nanotechnologii

Nanoskopowe metody charakteryzacji materiałów. Obrazek: Helsinki University of Technology tfy.tkk.fi/sin/research/

Mikroskopia skaningowa tunelowa i siłowa

Mikroskop sił atomowych

DOTYCZY: Sygn. akt SZ /12/6/6/2012

Skaningowy mikroskop tunelowy STM

Rodzaje mikroskopów ze skanującą sondą (SPM, Scanning Probe Microscopy)

SPM Scanning Probe Microscopy Mikroskopia skanującej sondy STM Scanning Tunneling Microscopy Skaningowa mikroskopia tunelowa AFM Atomic Force

M1/M3 Zastosowanie mikroskopii sił atomowych do badania nanostruktur

(Pieczęć Wykonawcy) Załącznik nr 8 do SIWZ Nr postępowania: ZP/259/050/D/11. Opis oferowanej dostawy OFERUJEMY:

Mikroskop sił atomowych (AFM)

DOTYCZY: Sygn. akt SZ /12/6/6/2012

M2 Mikroskopia sił atomowych: badanie nanostruktur.

Fotolitografia. xlab.me..me.berkeley.

NOWOCZESNE TECHNIKI BADAWCZE W INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ. Beata Grabowska, pok. 84A, Ip

Wykład 12 V = 4 km/s E 0 =.08 e V e = = 1 Å

Opis przedmiotu zamówienia

Podstawy fizyki wykład 2

Badanie powierzchni materiałów z za pomocą skaningowej mikroskopii sił atomowych (AFM)

Spektrometry Ramana JASCO serii NRS-5000/7000

Zaawansowane Metody Badań Strukturalnych. Dyfrakcja rentgenowska cz.2 Mikroskopia Sił Atomowych AFM

Liniowe układy scalone w technice cyfrowej

Liniowe układy scalone

Dyfrakcja rentgenowska cz.2 Mikroskopia Sił Atomowych AFM

Wykład 21: Studnie i bariery cz.2.

Technologia elementów optycznych

Laboratorium techniki laserowej Ćwiczenie 2. Badanie profilu wiązki laserowej

IMIM/DOP/1187/2012 Kraków, dnia 11 maja 2012 PN Odpowiedzi na pytania oferentów

Uniwersytet Łódzki, Wydział Chemii Katedra Chemii Nieorganicznej i Analitycznej Zakład Elektroanalizy i Elektrochemii Łódź, ul.

Rekapitulacja. Detekcja światła. Rekapitulacja. Rekapitulacja

Sprzęganie światłowodu z półprzewodnikowymi źródłami światła (stanowisko nr 5)

ĆWICZENIE 4a. Analiza struktury kompozytów polimerowych

UMO-2011/01/B/ST7/06234

SZCZEGÓŁOWY OPIS PRZEDMIOTU ZAMÓWIENIA STANOWIĄCY JEDNOCZEŚNIE DRUK POTWIERDZENIE ZGODNOŚCI TECHNICZNEJ OFERTY

MATERIAŁY POMOCNICZE DO WYKŁADU Z PODSTAW ZASTOSOWAŃ ULTRADŹWIĘKÓW W MEDYCYNIE (wyłącznie do celów dydaktycznych zakaz rozpowszechniania)

GONIOMETR DSA30 SPECYFIKACJE

Przegląd rodziny produktów. OL1 Dokładne prowadzenie po torze na pełnej szerokości taśmy CZUJNIKI POMIARU PRZEMIESZCZEŃ

Układy akwizycji danych. Komparatory napięcia Przykłady układów

Temat: Wzmacniacze selektywne

Wady ostrza. Ponieważ ostrze ma duży promień niektóre elementy ukształtowania powierzchni nie są rejestrowane (fioletowy element)

Specjalistyczne Instrumenty W Pomiarach Inżynieryjnych S I W P I

Wyznaczenie długości fali świetlnej metodą pierścieni Newtona

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE

Katedra Fizyki Ciała Stałego Uniwersytetu Łódzkiego. Ćwiczenie 1 Badanie efektu Faraday a w monokryształach o strukturze granatu

Politechnika Warszawska Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Zakład Optoelektroniki

POLITECHNIKA WARSZAWSKA WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI TEORETYCZNEJ I SYSTEMÓW INFORMACYJNO-POMIAROWYCH

Ultradźwiękowy miernik poziomu

UMO-2011/01/B/ST7/06234

UKŁADY Z PĘTLĄ SPRZĘŻENIA FAZOWEGO (wkładki DA171A i DA171B) 1. OPIS TECHNICZNY UKŁADÓW BADANYCH

Wyznaczanie momentu magnetycznego obwodu w polu magnetycznym

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz.13

GONIOMETR DSA25 SPECYFIKACJA

DOTYCZY: Sygn. akt SZ /12/6/6/2012

Oprogramowanie FormControl

CENTRUM MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH I WĘGLOWYCH POLSKIEJ AKADEMII NAUK

Soczewka z wyjściem kątowym, montowana bezpośrednio na. światłowody o średnicy 2,2 mm lub nakręcana na światłowody

J14. Pomiar zasięgu, rozrzutu zasięgu i zdolności hamującej cząstek alfa w powietrzu PRZYGOTOWANIE

Spektrometr XRF THICK 800A

Układ stabilizacji laserów diodowych

INDEKS. deklaracja... 7,117 model model materiału rdzenia Charakterystyki statyczne Czynnik urojony...103

Oglądanie świata w nanoskali mikroskop STM

SZCZEGÓŁOWY OPIS PRZEDMIOTU ZAMÓWIENIA

Stanowisko do badania zjawiska tłumienia światła w ośrodkach materialnych

Algorytm uruchomienia oscyloskopu

Stanowisko do pomiaru fotoprzewodnictwa

Subminiaturowy czujnik do montażu w trudnych warunkach

SIGMACHECK. Przenośny miernik pomiaru przewodności właściwej prądami wirowymi. TechControl s.c. ul. Gdyńska Racibórz Poland

SPIS TREŚCI. Od Autora. Wykaz ważniejszych oznaczeń. 1. Wstęp 1_. 2. Fale i układy akustyczne Drgania układów mechanicznych 49. Literatura..

Zastosowanie deflektometrii do pomiarów kształtu 3D. Katarzyna Goplańska

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA SZKŁA ZA POMOCĄ SPEKTROMETRU.

MODEL: UL400. Ultradźwiękowy detektor pomiaru odległości, metalu, napięcia i metalowych kołków INSTRUKCJA OBSŁUGI

Mikroskopia Sił Atomowych (AFM)

Formularz ofertowy. Lp. Podstawowe kryteria współpracy dotyczące zamówienia TAK/NIE. 1. Gwarancja min. 12 miesięcy na wszystkie urządzenia.

Optyczne elementy aktywne

Czujniki. Czujniki służą do przetwarzania interesującej nas wielkości fizycznej na wielkość elektryczną łatwą do pomiaru. Najczęściej spotykane są

PL B1. UNIWERSYTET W BIAŁYMSTOKU, Białystok, PL BUP 23/14

Czujniki i urządzenia pomiarowe

PL B1. Sposób badania przyczepności materiałów do podłoża i układ do badania przyczepności materiałów do podłoża

THICK 800A DO POMIARU GRUBOŚCI POWŁOK. THICK 800A spektrometr XRF do szybkich, nieniszczących pomiarów grubości powłok i ich składu.

Politechnika Poznańska Instytut Technologii Mechanicznej. Laboratorium Badania Maszyn CNC. Nr 1

PRZETWORNIKI POMIAROWE

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA SZKŁA ZA POMOCĄ SPEKTROMETRU CZĘŚĆ (A-zestaw 1) Instrukcja wykonawcza

Różnorodne zjawiska w rezonatorze Fala stojąca modu TEM m,n

URZĄDZENIE DO DEMONSTRACJI POWSTAWANIA KRZYWYCH LISSAJOUS

Kamil Zalewski, Wojciech Nath, Marcin Ewiak, Grzegorz Gabryel

INFORMACJA DLA WYKONAWCÓW NR 2

ZASADA DZIAŁANIA miernika V-640

LIV OLIMPIADA FIZYCZNA 2004/2005 Zawody II stopnia

Arkusz Informacji Technicznej

Opt Lasers CLH 2500/5000. Laserowa głowica grawerująca. Opis produktu

1. Zarys właściwości półprzewodników 2. Zjawiska kontaktowe 3. Diody 4. Tranzystory bipolarne

Podstawy Mikroelektroniki

POMIARY WZDŁUś OSI POZIOMEJ

Pomnażaj swoje eksperymentalne możliwości. Spektrofotometr UV-Vis Agilent Cary 3500

Spis treści. UTK Urządzenia Techniki Komputerowej. Temat: Napędy optyczne

Wyznaczanie momentu magnetycznego obwodu w polu magnetycznym

Transkrypt:

Elementy pomiaru AFM - Dobór właściwej metody i konfiguracji mikroskopu - Przygotowanie i zamocowanie próbki - Dobranie i zamocowanie igły - Regulacja i ustawienie parametrów pracy: Regulacja pozycji fotodiody Dobór częstotliwości rezonansowej Parametry metody (napięcie, częstotliwość modulacji itp.) - Pomiary wstępne w celu weryfikacji ustawionych parametrów - Wybór miejsca i obszaru skanowania - Pomiary - Analiza wyników pomiarów

Przygotowanie i zamocowanie próbki -Podłoże: stal, stal pozłacana, szkło, szafir, mika, krzem itp. -Najczęściej dyski o średnicy 10 18 mm. -Istnieją mikroskopy nie wymagające stolika (układ piezo w głowicy AFM)

Uchwyty do próbek Uchwyty do pomiarów elektrycznych pozwalają na przyłożenie potencjału do podłoża (próbki) Uchwyty regulujące temperaturę Uchwyty do próbek ciekłych

Uchwyt elektrochemiczny

Budowa igieł AFM Części składowe igły: -Płytka mocująca igłę (chip) -Ramię igły (cantilever) -Igła (tip)

Budowa igieł AFM

Igły standardowe Igły do pomiaru topografii: - krzemowe - pokrycie odbijające laser Pełny kontakt: Stała sprężystości; dziesiąte części N/m, Częstotliwość ok. 10 khz Długość ramienia (cantilever) około 300 400 µm Częściowy kontakt (tapping): Stała sprężystości: dziesiątki N/m, Częstotliwość 100-300 khz Długość ramienia (cantilever) około 100 200 µm

Często spotykane kształty: -Trapezoidalny -Stożkowy lub lejkowy -Igły pochylone Igły standardowe : kształty

Igły wydłużone Igły do pracy w trybie częściowego kontaktu Długi wąs krzemowy (stosunek wymiarów 20:1) Długość wąsa od 1 do kilku µm Możliwe pochylenie wąsa o kilka stopni Dokładny pomiar rozwiniętej topografii Igła cylindryczna Długość wąsa rzędu 500 nm Dokładny pomiar głębokości i szerokości wgłębień Igła z nanorurką węglową Średnica nanorurki: od 10 nm Długość nanorurki rzędu 0.1 3 µm Pomiar miękkich próbek

Igły wysokiej rozdzielczości Czubek igły krzemowy lub węglowy Promień rzędu pojedynczych nm (2-5 nm) Do precyzyjnych pomiarów (rozdzielczość atomowa) Wada: mała wytrzymałość (małe obszary skanowania)

Igły zaokrąglone Igły do pomiaru w cieczach i bardzo miękkich próbkach (np.. zawiesiny). Niska stała sprężystości (setne części N/m) Promień kuli rzędu µm. Pomiar adhezji, właściwości hydrodynamicznych itp. Igły do nanoindentacji: zaokrąglony czubek

Igły do pomiaru skręceń bocznych Ramię igły cienkie i wiotkie (niska stała sprężystości na skręcenia boczne). Ramię igły w kształcie litery T NIST. Umożliwia dokładny pomiar skręceń bocznych.

Igły do próbek miękkich Igły wiotkie stałe sprężystości poniżej 1N/m w trybie częściowego kontaktu.

Igły do pomiarów elektrycznych Igły do pomiarów sił elektrostatycznych Igły do pomiaru w trybie kontaktowym (prąd, spreading resistance itp.) Pokrycie TiN, Au, PtIr Igła pokryta diamentową powłoką (70nm) domieszkowaną azotem przeznaczona do nanolitografii. Pokrycie powłoką zwiększa promień igły (70 nm). Igła z czubkiem z Ag 2 Ga. Długość cylindrycznego drutu do 100 nm. Tryb częściowego kontaktu, 3 N/m, f = 62 khz

Igły do pomiarów elektrycznych Igły do pomiaru pojemności i czułych pomiarów elektrycznych mogą być montowane w specjalny sposób w celu zmniejszenia szumów i kompensacji pojemności. Scanning microwave microscopy - Agilent

Igły specjalne Igła do pomiarów magnetycznych: pokryta cienką warstwą magnetyka (np. CoCr) Igłę należy namagnesować przed pomiarem. Igła do pomiarów temperatury (Nt-mdt): warstwa metalu na krzemie Ramię bez igły

Igły specjalne

Igły specjalne Akiyama probe Igła wyposażona w kwarcowy rezonator. Nie wymaga wiązki laserowej do pomiaru położenia i zmian częstotliwości.

Igły do STM - Igły z drutu (wolfram, PtIr, inne metale) - Przygotowanie przez cięcie i wytrawianie -Można wykorzystać igłę AFM pokrytą metalem

Ustawianie fotodiody -Wiązka odbija się w pobliżu końca ramienia igły - Sygnał z fotodiody jest odpowiednio silny -Dla igły swobodnej wiązka trafia w środek fotodetektora - Optymalizujemy siłę sygnału i położenie fotodiody

Znajdowanie częstotliwości rezonansowej -Częstotliwości szukamy w zakresie podanym przez producenta - Szukamy pojedynczego, silnego piku -Kształt piku może zależeć od zamocowania igły, ustawienia fotodetektora itp. - Zanieczyszczenia igły maja duży wpływ na częstotliwość rezonansową

Zbliżenie igły do próbki Większość mikroskopów AFM wykrywa lądowanie przy pomocy odpowiedniego algorytmu. Można dobierać siłę oddziaływania. Problemy sprawia lądowanie na próbkach ciekłych, miękkich, włóknistych itp. surowa krzywa pull-off Źródło: Marcin Zagrajek, praca dyplomowa, Wydział Mechatroniki P.W.

Nanodetekcja i nanomanipulacja Single-molecule recognition force spectroscopy of transmembrane transporters on living cells Theeraporn Puntheeranurak Isabel Neundlinger Rolf K H Kinne Peter Hinterdorfer Nature Protocols 6,1443 1452 (2011) doi:10.1038/nprot.2011.370

-Siła oddziaływania (setpoint) - Wzmocnienie pętli sprzężenia zwrotnego (feedback gain) - Szybkość skanowania - Kierunek skanowania Dobór parametrów pomiaru

Dobór parametrów pomiaru Dobór odpowiedniego wzmocnienia (gain) i siły oddziaływania. Nie zawsze duża siła i małe wzmocnienie dają lepszy obraz! Źródło: Bruker, Easy AFM

Zniekształcenia aparaturowe - Nieliniowość elementów piezoelektrycznych skanera Niektórzy producenci wprowadzają tryb low voltage - Histereza elementów piezoelektrycznych

Zniekształcenia aparaturowe - Efekt histerezy występuje również w czasie powoduje to płynięcie obrazu (creep). Widoczne po przesunięciu w nowy obszar skanowania. Dryf temperaturowy wywołuje zniekształcenia obrazu przy długich pomiarach.

Kształt igły ma wpływ na dokładność odwzorowania. Zniekształcenia aparaturowe

Zniekształcenia aparaturowe

Zniekształcenia aparaturowe -Wydłużanie i skracanie segmentów piezoelektryka ma wpływ na sąsiednie elementy crosstalk - Piezotuba wygina się, a nie przesuwa zniekształcenia paraboliczne Korekty: - Firmware (korekta na podstawie kalibracji) - Software (obróbka sygnału)

-Szumy są zawsze obecne w obrazie AFM. Poza źródłami zewnętrznymi pojawiają się tzw. szumy termiczne powstające w konstrukcji mikroskopu. -Usunięcie jest możliwe przez software (filtry) - Metoda usuwania nie powinna generować artefaktów. Zniekształcenia aparaturowe