考慮到對(duì)大樣本的自動(dòng)測(cè)量，這個(gè)高負(fù)載、高精度和低噪聲的平移臺(tái)拓展了樣品臺(tái)功能的新疆域。氣動(dòng)升降/鎖緊機(jī)構(gòu)保證提升時(shí)行程方便，鎖緊時(shí)測(cè)量平穩(wěn)。大行程范圍和集成的重型有源振動(dòng)隔離與設(shè)置相輔相成。
這個(gè)定制的平移臺(tái)是用來(lái)測(cè)量大型凹凸樣品的粗糙度的。 全360°手動(dòng)旋轉(zhuǎn)樣品平臺(tái)，掃描頭自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，以適應(yīng)各種樣品的彎曲形態(tài)。
納米級(jí)的定量表面分析
NaniteAFM可提供納米級(jí)表面信息，是增強(qiáng)成像和分析能力以進(jìn)行質(zhì)量控制的優(yōu)秀工具。 它的優(yōu)點(diǎn)是,它同樣適用于不透明和透明的樣品。 因?yàn)閷?duì)后者來(lái)說(shuō)，AFM已成為玻璃表面分析的成熟技術(shù)。 有些應(yīng)用要求玻璃表面的粗糙度遠(yuǎn)低于納米,納米大小的缺陷可能會(huì)影響工件的行為。 盡管玻璃表面光滑,但玻璃物體可能很大,而且很重,而且不宜從工件中切出樣品進(jìn)行檢查。另外，玻璃表面不一定是平坦平行的,例如透鏡。NaniteAFM 是一種靈活的工具,可以處理所有要求,以獲得玻璃工件的定量表面信息。
具有亞納米粗糙度的玻璃表面圖 (A) 和它的統(tǒng)計(jì)分析 (B) (00584)
玻璃中納米級(jí)波紋的圖像 (A) 和高度剖面 (B)。 這種波紋是用惰性Ar離子濺射離焦離子束將原子從表面物理移除而產(chǎn)生的。 范例提供: Maria Caterina Giordano 和 Francesco Buatier de Mongeot, 物理系, 熱那亞大學(xué)(意大利) (00787)
在觀察表面形貌的同時(shí)，您可以使用 NaniteAFM 可視化其他材料屬性:如果樣品在納米尺度上表現(xiàn)出彈性、粘合或磁性特性的變化,則相位信息可用于觀察-樣品相互作用的不均勻性.對(duì)于聚合物樣品, 局部彈性和附著力在靜態(tài)力譜模式下也可以定量映射。
在表面形貌上疊加相位，揭示橡膠力學(xué)性能的變化,與周?chē)w藍(lán)色相比，顆粒上的相呈較高的紅綠色。
在表面形貌上疊加相位， 顯示Permalloy薄膜的磁化強(qiáng)度(范例提供:Dr.-Ing教授)。 Jeffrey McCord，納米磁性材料-磁疇，材料科學(xué)研究所，基爾大學(xué)) 納米磁性材料-磁疇, 材料科學(xué)研究所，基爾大學(xué)。
NaniteAFM 應(yīng)用實(shí)例
納米壓痕
納米壓痕技術(shù)是定量表征材料機(jī)械性能的重要技術(shù)之一。 從本質(zhì)上講，它的工作原理是將一個(gè)定好形狀的硬而尖的壓頭頂在樣品表面。 這種拉伸測(cè)試技術(shù)用于對(duì)各種材料(薄涂層、金屬、陶瓷、聚合物、生物材料等)進(jìn)行精確和局部地納米級(jí)表征，并且可能對(duì)非均勻表面(不同相、多孔材料、深度傳感、缺陷和完整表面等)也意義重大。 通過(guò)分析力-位移曲線，可以提取試樣的硬度和彈性模量，而不需要像傳統(tǒng)的宏觀硬度測(cè)量那樣測(cè)量殘余壓痕。
由納米壓頭產(chǎn)生的殘余壓痕的AFM圖像顯示了三面錐體。 經(jīng)Inorg的許可轉(zhuǎn)載。 化學(xué)。 54(2015)683，圖15。 美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)版權(quán)所有。
納米壓痕實(shí)驗(yàn)的一個(gè)很大的挑戰(zhàn)是，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法則，壓進(jìn)深度不應(yīng)該超過(guò)涂層厚度的10%，以避免對(duì)底層基板的影響。 對(duì)于1μm薄膜,這對(duì)應(yīng)于壓入深度不超過(guò)100納米。 此外，為了避免表面粗糙度對(duì)測(cè)量的影響，應(yīng)小于壓痕深度的20%。 對(duì)于10納米的粗糙度，壓痕的深度應(yīng)該是50納米。
納米壓痕和原子力顯微鏡 (AFM)可以與一個(gè)精準(zhǔn)的定位移動(dòng)臺(tái)耦合在一個(gè)單一的系統(tǒng)中， 以便進(jìn)行全面的(半)自動(dòng)分析。 步，原子力顯微鏡測(cè)量表面粗糙度，以幫助確定壓痕深度。 第二步將樣品精確定位在納米壓頭下，對(duì)同一位置進(jìn)行機(jī)械分析。 第三步，這個(gè)位置再次移動(dòng)至AFM下，以描述和理解應(yīng)力引起的特征，如材料堆積、下沉或壓痕周?chē)T導(dǎo)的裂紋。 如果觀察到，這些可能會(huì)對(duì)硬度和彈性模量的數(shù)值產(chǎn)生影響。
使用 AFM 拼接分析大型表面
此應(yīng)用描述了 Nanosurf Nanite AFM 腳本接口的自動(dòng)拼接功能結(jié)合 Nanosurf 報(bào)告專(zhuān)家分析軟件。 以LCD 板上的 AFM 測(cè)量值為示例,演示如何使用拼接輕松高效地生成大表面區(qū)域的高分辨率地形圖。
像AFM這樣的高分辨率成像技術(shù)通常受限于掃描范圍。當(dāng)AFM的高橫向分辨率和大掃描范圍都需要時(shí)，圖像拼接就是一個(gè)解決方案。 圖像拼接通常用于從多個(gè)圖片創(chuàng)建一個(gè)全景場(chǎng)景。 在更高級(jí)的實(shí)現(xiàn)中，還可以使用該技術(shù)將多個(gè)AFM測(cè)量值合并到一個(gè)大圖像中。 因此,大型表面區(qū)域的AFM成像,例如1毫米×1毫米或100µm×1厘米大小,可以很容易地實(shí)現(xiàn)。
掃描范圍 700μm x 700μm; Z 范圍 2μm
Nanosurf Nanite AFM系統(tǒng)能夠自動(dòng)地測(cè)量和拼接所需的圖像。 用戶只需單個(gè)AFM圖像大小和要測(cè)量的區(qū)域大小。 然后AFM負(fù)責(zé)剩下的工作。 測(cè)量完成后，將圖像加載到Nanosurf報(bào)告專(zhuān)家處理軟件中，并拼接成一張圖像。 該圖像仍然包含所有計(jì)量數(shù)據(jù)，因此可以像任何其他AFM圖像一樣進(jìn)行分析，具有所有可用的分析功能，包括高度和距離測(cè)量、粗糙度計(jì)算、晶粒和粒子分析、截面分析，當(dāng)然還有3D可視化。
