TITANIUM
АСМ Раман
Модульные СЗМ
Автоматизированные СЗМ
Специализированные СЗМ
 
 

Специализированные применения

HybriD Mode™

Главной особенностью инновационной АСМ методики HybriD Mode™ (HD-AFM™) является получение комплексной информации об объекте исследования за один цикл измерений, при этом практически устраняется паразитное действие латеральных сил и поддерживается высокая стабильность при длительных измерениях.


a)
 


b)

 

На графиках изображены: (а) осциллограммы силы и траектории зонда, (б) зависимость силы от расстояния.

В процессе измерений с использованием HybriD Mode™ расстояние зонд-образец модулируется по квазигармоническому закону, причем зонд периодически (тысячи раз в секунду) проходит весь диапазон значимых силовых взаимодействий – от нулевого до прямого контактного взаимодействия с образцом. В процессе измерений на силовых кривых отражается весь спектр взаимодействий – от дальнодействующих электрических и магнитных до контактных, вызывающих упругие и даже пластические деформации поверхности. Анализ измеряемых силовых кривых позволяет получать распределение широкого спектра морфологических, механических, химических, электрических, магнитных и других характеристик образца с высоким пространственным разрешением.

Возможности HybriD Mode™ обусловлены реализацией уникальных математических алгоритмов и использованием в контроллере HybriD (см. ниже) самой современной электронной базы. Благодаря наличию этих компонентов, обработка сигналов и их анализ производится в режиме реального времени с высочайшей точностью.

Расширение возможностей атомно-силовой микроскопии с применением методики HybriD Mode
С.Н. Магонов   (1,33 Mb)

New HD-AFM Mode; Your Path to Controlling Forces for Precise Material Properties - Архив вебинара  

Методика HybriD Mode. Преимущества и применения. - Архив вебинара  

Интервью С.Н. Магонова порталу AZoNano "HybriDTM Mode Atomic Force Microscopy (AFM) from NT-MDT"  (1.2 Mb)


Комплексное исследование нанокомпозитных материалов

Методика HybriD Mode™ основана на прямом измерении силового взаимодействия зонда с образцом в режиме реального времени (в каждой точке), что позволяет получать информацию о физических и химических свойствах поверхности образца напрямую. Это невозможно в традиционных методах АСМ, таких как, например, отображение фазового контраста и метод силовой модуляции. Возможность прямых комплексных измерений крайне полезна при изучении нанокомпозитных материалов, таких, в частности, как смеси полимеров.

На рисунке справа приведен пример композиционного 3D изображения, на котором представлены островки полистирола в полиэтиленовой матрице. Цвет областей соответствует полиэтилену (16 МПа, синий) и полистиролу (3 ГПа, зелёный). Из представленных данных хорошо видно, что на вершинах «жестких» сфер полистирола находятся «мягкие» бляшки полиэтилена, что вызвано термическим способом приготовления образца.

 

Островки полистирола в матрице полиэтилена.
Размер скана 3×3 мкм

Измерение электрических свойств

 

Углеродные нанотрубки на кремнии. (а) рельеф, (b) ток растекания, (c) модуль упругости.

Образец предоставлен лабораторией д-ра Кульянишвили (Dr. Kuljanishvili) физического факультета университета Сент-Луиса, США

Из-за слабого закрепления на поверхности подложки свободно лежащих объектов, таких как нанотрубки, изучение их проводящих свойств классическими методами АСМ представляет собой крайне непростую задачу. Использование метода HybriD Mode™ позволяет исключить латеральные силы взаимодействия зонд-образец, что значительно упрощает процесс измерений. Сопоставление электрической и механической карт распределения позволяет однозначно выделить одиночные нанотрубки и их пучки.

Применение в биологии
Уникальной особенностью HybriD Mode™ является возможность проводить длительные эксперименты в жидкой среде при минимальных силах воздействия на образец за счет контроля нулевого уровня силы. При этом отпадает необходимость поиска резонансной частоты кантилевера. Дополнительные данные о механических свойствах объектов позволяют значительно расширить информативность проводимых измерений. На композиционном изображении фрагмента стволовой клетки, представленной справа, четко различим цитоскелет. Диапазон модуля упругости клетки: 0,2-1,5 кПа.  


Фрагмент стволовой клетки в жидкости. (а) рельеф, (b) модуль упругости


Предельное разрешение по силе

 

Сплав висмут-олово. (а) рельеф, (b) модуль упругости, (c) поверхностный потенциал.

Диапазон модулей упругости материалов, доступных для наномеханического анализа при помощи стандартного зондового датчика АСМ (кремниевого кантилевера), как правило, ограничен ~10 ГПа. В данном примере приведен уникальный результат измерения модуля упругости металлического сплава. На изображении четко различимы фазы, соответствующие Bi (38 ГПа) и Sn (50 ГПа). Карта распределения модуля упругости хорошо согласуется с распределением поверхностного потенциала металлов. Возможность получения подобных результатов обусловлена использованием оригинальных алгоритмов обработки сигналов и уникально низким уровнем шумов микроскопа.

 

Контроллер Hybrid

 

Основные характеристики

Параметр Значение
Высокоскоростные АЦП 2 × 20 МГц, 16 бит
Высокоточные АЦП 4 × 700 кГц, 18 бит
ЦАП 5 × 16 бит
ПЛМ 120 МГц, плавающая запятая
Число кривых в секунду Ограничено резонансной частотой сканера**
Интерфейс связи с ПК USB 2.0, Ethernet
Программируемый интерфейс LabView

* Контроллер HybriD  совместим с системами, работающими под управлением АСМ контроллеров серии PX Ultra.

** Проверено со сканерами с резонансной частотой до 10 кГц.

 
 
Copyright © 1998 - 2016, NT-MDT