Презентация на тему "Сканирующий атомно-силовой микроскоп"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Сканирующий атомно-силовой микроскоп

  Гимранова Карина Кафедра квантовой электроники и радиоспектроскопии Казанский (Приволжский) Федеральный Университет Казань 2014г

• 
  Слайд 2
  

  Атомно-силовой микроскоп (АСМ, AFM — atomic-forcemicroscope) — сканирующий зондовый микроскоп высокого разрешения. Используется для определения рельефа поверхности с разрешением от десятков ангстрем вплоть до атомарного.В отличие от сканирующего туннельного микроскопа, с помощью атомно-силового микроскопа можно исследовать как проводящие, так и непроводящие поверхности.

• 
  Слайд 3
  

  1981г. Сканирующий туннельный микроскоп -  Герд Карл Бинниг и Генрих Рорер из лаборатории IBM в Цюрихе (Швейцария) 1982г. Атомно-силовой микроскоп -Герд Бинниг, Кельвин Куэйт и Кристофер Гербер в США, как модификация изобретённого ранее сканирующего туннельного микроскопа. История

• 
  Слайд 4
  

  Герд Карл Бинниг Генрих Рорер

• 
  Слайд 5
  

  Принцип работы

• 
  Слайд 6
  

  Режимы работы 1.Контактный ( contact mode) 2.Полуконтактный ( semi-contact mode ) 3.Бесконтактный ( non-contact mode)

• 
  Слайд 7
  
• 
  Слайд 8

  Контактный режим работы атомно-силового микроскопа

  Остриё кантилевера находится в непосредственном контакте между образцом и поверхностью.Сканирование осуществляется, как правило, в режиме постоянной силы, когда система обратной связи поддерживает постоянной величину изгиба кантилевера. Изгиб консоли ΔZ, пропорциональный силе, действующей на зонд со стороны поверхности записывается для каждой точки. Изображение в таком режиме представляет собой пространственное распределение силы взаимодействия зонда с поверхностью.

• 
  Слайд 9
  

  Достоинства метода: Наибольшая, по сравнению с другими методами, помехоустойчивость Наибольшая достижимая скорость сканирования Обеспечивает наилучшее качество сканирования поверхностей с резкими перепадами рельефа Недостатки метода: Наличие артефактов, связанных с наличием латеральных сил, воздействующих на зонд со стороны поверхности При сканировании в открытой атмосфере (на воздухе) на зонд действуют капиллярные силы, внося погрешность в определение высоты поверхности Практически непригоден для изучения объектов с малой механической жёсткостью (органические материалы, биологические объекты)

• 
  Слайд 10

  Бесконтактный режим работы атомно-силового микроскопа

  При работе в бесконтактном режиме пьезовибратором возбуждаются колебания зонда на некоторой частоте (чаще всего, резонансной). Сила, действующая со стороны поверхности, приводит к сдвигу амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристик зонда, и амплитуда и фаза изменяют значения.Система обратной связи, как правило, поддерживает постоянной амплитуду колебаний зонда, а изменение частоты и фазы в каждой точке записывается. Однако возможно установление обратной связи путём поддержания постоянной величины частоты или фазы колебаний.

• 
  Слайд 11
  

  Достоинства метода: Отсутствует воздействие зонда на исследуемую поверхность Недостатки метода: Крайне чувствителен ко всем внешним шумам Наименьшее латеральное разрешение Наименьшая скорость сканирования Функционирует лишь в условиях вакуума, когда отсутствует адсорбированный на поверхности слой воды Попадание на кантилевер во время сканирования частички с поверхности образца меняет его частотные свойства и настройки сканирования "уходят" В связи с множеством сложностей и недостатков метода, его приложения в АСМ крайне ограничены.

• 
  Слайд 12

  Полуконтактный режим работы атомно-силового микроскопа

  При работе в полуконтактном режиме также возбуждаются колебания кантилевера. В нижнем полупериоде колебаний кантилевер касается поверхности образца. Такой метод является промежуточным между полным контактом и полным бесконтактом.

• 
  Слайд 13
  

  Достоинства метода: Наиболее универсальный из методов АСМ, позволяющий на большинстве исследуемых образцов получать разрешение 1-5 нм Латеральные силы, действующие на зонд со стороны поверхности, устранены - упрощает интерпретацию получаемых изображений Недостатки метода: Максимальная скорость сканирования меньше, чем в контактном режиме

• 
  Слайд 14
  

  Применение Пространственное АСМ-изображение стафилококков при площади сканирования 12×12 мкм2.

• 
  Слайд 15
  

  Современные АС микроскопы CertusOptic U - интегрированные атомно-силовой (АСМ) и прямой оптический микроскопы Совмещенный атомно-силовой MFP-3D-BIO и инвертированный оптический микроскоп

• 
  Слайд 16

  Литература

  В. Л. Миронов, Основы сканирующей зондовой микроскопии.Российская академия наук,Институт физики микроструктур г. Нижний Новгород, 2004 г. - 110 с. Суслов А. А., Чижик С. А. Сканирующие зондовые микроскопы (обзор) // Материалы, Технологии, Инструменты — Т.2 (1997), № 3, С. 78-8 http://traditio-ru.org/wiki/Сканирующий_атомно-силовой_микроскоп