儀器介紹
掃描探針顯微鏡CSPM5500B
國(guó)際主流的研究級(jí)專業(yè)儀器
■ 國(guó)際主流的研究級(jí)專業(yè)儀器，集成原子力顯微鏡(AFM)，橫向力顯微鏡(LFM)，掃描隧道顯微鏡(STM)
■ 分辨率：原子力顯微鏡：橫向0.2nm，垂直0.1nm（以云母晶體標(biāo)定）掃描隧道顯微鏡：橫向0.1nm，垂直0.01nm（以石墨晶體標(biāo)定）
■ 高精度計(jì)量型儀器，采用NanoSensors提供的可溯源于國(guó)際計(jì)量權(quán)威機(jī)構(gòu)Physikalisch-Technische Bundesanstalt(PTB)的標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行校準(zhǔn)
■ 掃描隧道顯微鏡包括恒流模式、恒高模式、I-V曲線、I-Z曲線等
■ 原子力顯微鏡具有接觸、輕敲、相移成像 (Phase Imaging) 等多種工作模式和力-距離曲線、振幅-距離曲線、相移-距離曲線等測(cè)量分析功能
■ 橫向力顯微鏡具有摩擦力回路曲線、摩擦力載荷曲線、摩擦力恒載荷曲線等多種摩擦學(xué)性能分析測(cè)量功能
■ 探頭配備合金密閉蓋，有效將探針-樣品體系與外界環(huán)境隔離，形成一個(gè)獨(dú)立的內(nèi)環(huán)境，內(nèi)置高精度溫濕度傳感器，探針-樣品體系溫濕度實(shí)時(shí)檢測(cè)并直接數(shù)顯，實(shí)現(xiàn)環(huán)境檢測(cè)掃描探針顯微鏡功能
■ 探頭密閉蓋預(yù)留大孔徑頂視窗，內(nèi)置亮度連續(xù)可調(diào)的無(wú)影光源，便于探針、樣品及掃描過(guò)程直接觀察和監(jiān)控；遠(yuǎn)紫外石英玻璃頂視窗，便于樣品的實(shí)時(shí)寬光譜輻射的處理
■ 方便實(shí)用的高性能花崗巖底座懸掛減振系統(tǒng)，減振效果優(yōu)于1.5Hz
■ 一鍵式快速全程全自動(dòng)進(jìn)樣，無(wú)需手動(dòng)預(yù)調(diào)，行程大于30mm，可容納超大樣品
■ 兩級(jí)可讀數(shù)樣品調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，可對(duì)樣品進(jìn)行精確的檢測(cè)區(qū)域定位
■ 一次掃描技術(shù)，圖像分辨高達(dá)4096×4096物理象素，微米級(jí)掃描即可得到納米級(jí)的實(shí)際信息
■ 主控制系統(tǒng)采用TI的DSP+RAM雙核信號(hào)處理器，內(nèi)置二代的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)spm/DNA，全數(shù)字控制，系統(tǒng)狀態(tài)、儀器類型、掃描器和探針架參數(shù)智能識(shí)別和控制，只需要更換探針架，即可自動(dòng)切換儀器類型和模式
■ 先進(jìn)PID反饋算法實(shí)現(xiàn)快速高精度作用力控制，確保系統(tǒng)在高速掃描中穩(wěn)定成像，實(shí)際掃描速度提升一個(gè)數(shù)量級(jí)
■ 多重針尖保護(hù)技術(shù)，有效延長(zhǎng)探針使用壽命
■ 系統(tǒng)采用10M/100M快速以太網(wǎng)(Fast Ethernet 10/100)或USB 2.0與計(jì)算機(jī)連接
■ 主控機(jī)箱前面板具有16×4液晶顯示屏，系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示
■ 具備實(shí)時(shí)在線三維圖像顯示功能，便于用戶在檢測(cè)過(guò)程中隨時(shí)直觀獲得樣品信息
■ 具有簡(jiǎn)體、繁體和英文三種語(yǔ)言版本的在線控制軟件和后處理分析軟件，基于新 Windows Vista開(kāi)發(fā)，兼容Windows XP/2000/NT/9X全系列操作系統(tǒng)
■ 具備雙向掃描(Trace-Retrace)、往返掃描、線掃描等多種掃描模式，并具備自動(dòng)更新掃描圖像亮度、對(duì)比度功能
■ 環(huán)境溫、濕度和系統(tǒng)參數(shù)與掃描圖像同步保存，圖像、曲線等結(jié)果均具有數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，用戶可取得全部原始數(shù)據(jù)
■ 針尖表征及圖像重建功能(針尖形貌估計(jì)/圖像重建/用已知針尖重建圖像)
產(chǎn)品特點(diǎn)
接觸模式
接觸模式下，微懸臂探針緊壓在樣品表面，檢測(cè)時(shí)與樣品保持接觸，作用力(斥力)通過(guò)微懸臂的變形進(jìn)行測(cè)量。在該模式下，探針和樣品表面相接觸，針尖與樣品局域直接相互作用，實(shí)現(xiàn)技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單，分辨率高，但成像時(shí)針尖對(duì)樣品的作用力較大，特別是掃描過(guò)程中，樣品受到探針因相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的剪切力作用，故一般只適用于表面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的樣品。
輕敲模式
輕敲模式下，系統(tǒng)產(chǎn)生一振動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)微懸臂探針，使之處于共振狀態(tài)而上下振蕩。利用該微懸臂探針對(duì)樣品表面進(jìn)行掃描，檢測(cè)因樣品表面起伏引起的微懸臂振幅的相應(yīng)變化，從而得到樣品的表面形貌。
該模式下，微懸臂處于上下振蕩狀態(tài)，掃描成像時(shí)針尖“敲擊”樣品表面，兩者間只有瞬間接觸，能有效克服接觸模式下因針尖的作用力(尤其是橫向力)引起的樣品損傷，適合于柔軟或吸附樣品的檢測(cè)。
相移模式
作為輕敲模式的一項(xiàng)重要擴(kuò)展技術(shù)，相移模式通過(guò)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)微懸臂探針振動(dòng)的信號(hào)源的相位角與微懸臂探針實(shí)際振動(dòng)的相位角之差(即兩者的相移)的變化來(lái)成像。
引起相移的因素很多，如樣品的組分、硬度、粘彈性質(zhì)等，此外，當(dāng)樣品表面存在裂道和狹縫，由于其邊緣對(duì)振動(dòng)探針產(chǎn)生縱向摩擦，也會(huì)引起額外的相移。因此利用相移模式，可以在納米尺度上獲得樣品表面局域性質(zhì)的豐富信息。迄今相移模式已成為原子力顯微鏡的一種重要檢測(cè)技術(shù)。
技術(shù)參數(shù)
橫向力/摩擦力顯微鏡(LFM/FFM)
??????? 橫向力/摩擦力顯微鏡(LFM/FFM)的工作原理與接觸模式的原子力顯微鏡相似。
??????? 針尖壓在樣品表面掃描時(shí)，與掃描方向相反的橫向力使微懸臂探針左右扭曲。通過(guò)檢測(cè)這種扭曲，可獲得樣品在納米尺度局域上與探針的橫向作用力分布圖。
??????? 影響橫向力的因素很多，主要包括摩擦力、臺(tái)階扭動(dòng)、粘性等，故利用橫向力顯微鏡可得到許多樣品表面的有用信息，主要用于樣品納米級(jí)摩擦系數(shù)的間接測(cè)量、表面裂縫及粘滯性分析等。
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