3. Сравнение режимов сканирования
3
Достоинства Недостатки
Контактный Большая скорость сканирования
Возможность изучения
образцов с большим
диапазоном по Z (с большей
шероховатостью)
Латеральные силы могут искажать
изображение
На воздухе возможен сильный
эффект, обусловленный
капиллярными силами от водяной
пленки-адсорбата на подложке
Латеральные силы в комбинации с
сильной прижимной силой
уменьшают разрешение и могут
привести к поломке зонда или
разрушению поверхности образца
Полуконтактный Латеральные силы
минимизированы. Таким
образом можно достигнуть
лучшего латерального
разрешения на большинстве
образцов
Риск разрушения образца и
порчи зонда минимален
Меньшая скорость сканирования,
по сравнению с контактным
режимом
Бесконтактный И прижимная, и латеральная
силы минимальны, что очень
хорошо для изучения очень
мягких образцов
Можно получить истинное
атомное разрешение для
экспериментов в высоком
вакууме
На воздухе слой водяной пленки-
адсорбата может быть слишком
толстым, и мешать эффективным
измерениям
Меньшая скорость сканирования
по сравнению с другими режимами
5. Основные режимы работы СЗМ
5
контакт
Динамический
режим
Статический
режим
нет
контакта
Контактный
режим
Бесконтактный
режим
Полуконтактный
режим
Force modulation
(модуляция силы)
Pulsed force
mode
Ultrasonic mode
(ультразвуковой режим)
Static
deflection
6. Простейшая теоретическая модель колебаний
кантилевера – модель сосредоточенной массы (the
point mass model)
6
u=u(t)
m
z(t)
u=u0cos( t)
0)( Fzuzkzm
z=z+F0/k
)cos(0 tkukzzzm
16. Фазовый сдвиг в полуконтактном
режиме сканирования
16
Aku
QE
u
A PS
000
sin (20)
Где EPS – энергия, идущая на восполнение
потерь, связанных с диссипативным
воздействием зонда и образца, А – амплитуда
установившихся колебаний кантилевера, -
частота колебаний кантилевера, 0 –
резонансная частота колебаний кантилевера.
17. Вынужденные колебания
могут быть…
17
• Механическими (акустическими
или пьезоэлектрическими )
колебаниями
• Магнитными колебаниями
• Фототермическими колебаниями
• Вызваны Лоренцевой силой
• Ультразвуковыми колебаниями
• пьезоэлектрическими
колебаниями
Рисунок с nanoHUB
32. Одно проходные и двупроходные
методики
32
Изображение из
книги P. Eaton, P. West
33. Трудности перевода
33
Dynamic mode
Intermittent contact mode
Tapping mode
Acoustic mode
Резонансный режим
Полуконтактный режим
Динамический режим
Режим обстукивания
Прерывисто-контактный режим
Oscillating mode
Noncontact mode
Close contact mode
34. Трудности перевода
34
Intermittent contact mode
Tapping mode
Acoustic mode
Резонансные режимы:
Полуконтактный режим
Режим обстукивания
Прерывисто-контактный режим
Noncontact mode
Бесконтактный режим
Noncontact mode – некоторые производители
Полуконтактный режим
Бесконтактный режим
Real noncontact mode
Close contact mode
35. Литература
35
1. P. Eaton, P. West Atomic force microscopy 2010
2. Миронов В.Л основы сканирующей зондовой микроскопии 2004
3. Dror Sarid Exploring Scanning Probe Microscopy with MATHEMATICA
2007
4. Sergei N. Magonov, Myung-Hwan Whangbo Surface Analysis with STM
and AFM 1996
5. A. Ikai The world of nano-bio mechanics 2007
6. http://nanoandmore.com
7. http://femtoscanonline.com
8. http://www.nanoscopy.ru
9. http://www.bruker.com
10. http://www.agilent.com
11. http://www.ntmdt.com