Описание

Атомно-силовой микроскоп Dimension Icon® задает новый уровень по производительности, функциональности и простоте использования АСМ как в области научных исследований, так и для решения промышленных задач. Данная система обеспечивает революционно низкий уровень теплового дрейфа и крайне малый шум по Z , что позволяет пользователям получать свободные от артефактов изображения за считанные минуты, а не часы.

Dimension Icon также оснащен запатентованной технологией автоматической оптимизации изображения ScanAsyst®, которая обеспечивает получение более простых, более быстрых и более устойчивых результатов, независимо от уровня квалификации пользователя. Непревзойденная простота эксплуатации, эффективность, производительность и универсальность микроскопа Dimension Icon делают его идеальным выбором практически для любой АСМ-задачи.

Dimension Icon стал не просто логическим продолжением линейки Dimension – лучшей в классе широкоформатных сканирующих зондовых микроскопов. Уникально низкая скорость теплового дрейфа – 200 пм/мин и крайне малый шум по Z – менее 30 пм позволили впервые получить на широкоформатной системе характеристики, доступные до этого на СЗМах, предназначенных для исследования небольших образцов. 
Сканирующий зондовый микроскоп Dimension Icon разработан для исследований поверхности полупроводниковых пластин, литографических масок, магнитных носителей, CDs/DVDs, биоматериалов, оптики и других образцов.

 

 

Специальная платформа с вакуумным присосом обеспечивает надежное крепление как одного, так и нескольких образцов. Перемещение образца в плоскости XY осуществляется с помощью шаговых двигателей и составляет 180х150 мм. Платформа может быть запрограммирована на последовательное измерение нескольких установленных образцов.

Система полностью интегрирована в специально разработанный толстостенный кожух со смотровым окном. Такой кожух эффективно устраняет акустические вибрации и экранирует микроскоп от внешнего электромагнитного излучения. Массивный (450 кг) виброизоляционный стол обеспечивает максимальный уровень защиты от внешних вибраций.

Управление микроскопом, – проведение измерений, выбор области сканирования, перемещение образца, зуммирование видеокамеры, – осуществляется полностью с компьютера при закрытом акустическом кожухе. Функция фокусировки "по отражению зонда" позволяет фокусироваться на зеркально гладкие поверхности. Открытая архитектура микроскопа позволяет устанавливать дополнительные модули, подавать на образец сигналы от внешних источников.

Специально разработанный сканер для Dimension Icon уже сам по себе является произведением искусства: при диапазоне сканирования в 90х90х10 мкм и постоянно включенной системе линеаризации он способен получить устойчивое атомарное изображение.

Dimension Icon реализует следующие режимы работы:

• Контактный режим 
• Режим латеральных сил 
• Полуконтактный режим (tapping mode)
• Режим регистрации фазы
• Двухпроходный режим
• Магнитно-силовая микроскопия
• Электро-силовая микроскопия
• Кельвин-микроскопия (потенциал поверхности)
• Силовая спектроскопия (в т.ч. силовое картирование)
• Туннельная микроскопия и спектроскопия
• Режим торсионных колебаний
• Режим Harmonix
• Наноиндентирование
• Нанолитография
• Наноманипуляции
• Термическая микроскопия
• Термоанализ
• Микроскопия сопротивления растекания
• Туннельная АСМ
• Проводящая АСМ 
• Емкостная микроскопия
• PeakForce QNM
• ScanAsyst

Режим PeakForce QNM

Режим PeakForce QNM (Quantitative Nanomechanical Property Mapping) является ядром новейшей системы ScanAsyst , разработанной для оптимизации качества изображений атомно-силовой микроскопии. Суть режима заключается в следующем: колебания зонда генерируются с помощью вертикальных перемещений трубки пьезосканера с частотой 2 кГц. При каждом касании острия кантилевера поверхности образца строится кривая силы взаимодействия зонд-образец. Максимальное значение этой силы используется в качестве сигнала обратной связи. При этом PeakForce QNM позволяет использовать значительно меньшие силы, чем традиционный полуконтактный (tapping mode) режим. Это делает возможным работу с особо деликатными образцами и сверхострыми зондами.

В отличие от полуконтактного режима, где силы взаимодействия зонд-образец это сложная функция параметров настройки, PeakForce QNM обеспечивает прямое измерение таких сил, что делает его мощным инструментом количественного анализа механических свойств материалов, таких как, адгезия, модули упругости и др. Поскольку силовая кривая строится в каждом пикселе изображения, разрешение полученной карты свойств поверхности равно разрешению топографии.

Основные преимущества PeakForce QNM:

• Высокое латеральное разрешение карт механических свойств материалов. Разрешение изображений составляет около 2 нм – типичное значение радиуса закругления кантилеверов Bruker.
• Количественные данные. Поскольку все механические свойства вычисляются на основе силовых кривых, полученные значения имеют количественный характер. Изображения механических свойств выдаются сразу со шкалой в абсолютных единицах.
• Чрезвычайно широкий диапазон значений измеряемых характеристик. Например, модуль упругости можно измерять в пределах 1 МПа – 100 ГПа, адгезию в пределах 10 пН – 10 мкН.
• Неразрушающие измерения. Силы взаимодействия зонд-образец существенно ниже, чем даже в полуконтактном режиме. Это делает возможным работу с особо деликатными образцами и сверхострыми зондами.
• Нет необходимости настройки резонансной частоты кантилевера. Частота колебаний зонда всегда постоянная – 2 кГц (1 кГц для микроскопа BioScope Catalyst).
• Возможность применения широкого диапазона зондов.
• Благодаря мощному контроллеру Nanoscope V, обеспечивающему высокую скорость обработки массива силовых кривых, изображения топографии и карт поверхности отображаются одновременно по 8-ми независимым каналам.

 

Изображения поверхности многослойного полимера, полученные в режиме PeakForce QNM. 
Размер скана 10х10 мкм. а) топография, б) адгезия, в) модуль упругости.

 

ScanAsyst

 

Изображение периодической решетки, 
размер 1х1 мкм. Глубина канавки 65 нм, 
период 50 нм.

 

ScanAsyst - это первая интеллектуальная система, позволяющая автоматически оптимизировать качество изображений атомно-силовой микроскопии. ScanAsyst освобождает исследователя от необходимости настраивать параметры обратной связи (setpoint, feedback gains), скорость сканирования. Это делает процесс получения картинки не сложнее, чем выбор области сканирования, как на воздухе, так и в жидкости.

ScanAsyst основан на режиме PeakForceTapping (или как продолжение этого режима – PeakForce QNM(Quantitative Nanomechanical Property Mapping). Суть режима заключается в следующем: колебания зонда генерируются с помощью вертикальных перемещений трубки пьезосканера с частотой 2 кГц. При каждом касании острия кантилевера поверхности образца строится кривая силы взаимодействия зонд-образец. Максимальное значение этой силы используется в качестве сигнала обратной связи. Система автоматически анализирует получаемое изображение и «налету» оптимизирует параметры сканирования, делая качество картинки наилучшим.

Основные преимущества ScanAsyst:

• Неразрушающие измерения. Силы взаимодействия зонд-образец существенно ниже, чем даже в полуконтактном режиме. Это делает возможным работу с особо деликатными образцами и сверхострыми зондами;
• Нет необходимости настройки параметров сканирования (setpoint, feedback gains, скорость сканирования) и резонансной частоты кантилевера;
• Отличные результаты при работе в жидкостях т.к. значение параметра setpoint динамически подстраивается;
• Возможность профилирования узких и глубоких впадин и канавок.
• ScanAsyst также доступен как стандартная функция на атомно-силовых микроскопах MultiMode 8, Dimension Edge, Dimension FastScan и BioScope Catalyst. Возможен апгрейд более ранних систем, таких как MultiMode, Dimension.

 

Технические характеристики

Параметры	Значение
Диапазон сканирования X-Y	90 мкм × 90 мкм,  минимум 85 мкм
Диапазон сканирования по Z	10 мкм в режимах записи изображения и силовых кривых, минимум 9.5 мкм
Уровень шума по вертикали	< 30 пм RMS, датчик в соответствующей среде (до 625 Гц)
Уровень шума по X-Y  (петля обратной связи)	≤ 0.15 нм RMS при сканировании (до 625 Гц)
Уровень шума по X-Y   (без обратной связи)	≤ 0.10 нм RMS при сканировании (до 625 Гц)
Уровень шума Z-сенсора  (петля обратной связи)	35 пм при сканировании (до 625 Гц)  50 пм при записи силовых кривых (0,1 Гц до 5 кГц)
Интегральная нелинейность X-Y-Z	< 0.5%
Размер образца	≤ 210 мм в диаметре и толщиной ≤ 15 мм,  держатель с возможностью вакуумного крепления образцов
Моторизованная система позиционирования: X-Y	150 мм × 180 мм с вращающимся держателем,  воспроизводимость: 2 мкм по одной оси, 3 мкм по двум осям
Оптическая система	Цифровая камера 5 Мп, Область обзора 180 мкм × 1465 мкм, цифровой зум, моторизованный фокус
Контроллер	Nanoscope V
Рабочая станция	Обладает эргономичным дизайном, обеспечивающим немедленный физический и визуальный доступ к любому модулю
Вибрационная и акустическая изоляция	Виброизоляционный стол, колпак для защиты от акустических помех
Режим ACM	Стандартные:    ScanAsyst Полуконтактный режим (на воздухе) Режим регистрации фазы Контактный режим, Режим латеральных сил Двухпроходные методики МСМ ЭСМ Силовая спектроскопия Force Volume Кельвин-микроскопия (поверхностный потенциал) Микроскопия пьезоотклика   Опции:    Нанодентирование  Наноманипуляции Нанолитография  PeakForce QNM HarmoniX Режим модуляции силы Полуконтактный режим (в жидкости)  СТМ,  Емкостная АСМ Проводящая АСМ  Микроскопия сопротивления растекания Режим работы с отключенным лазером  TUNA  TR-TUNA и VITA
Соответствие нормам безопасности	Сертификат CE