布魯克BRUKER 原子力顯微鏡/AFM

Dimension FastScan

       布魯克 Dimension FastScan?是一款經(jīng)過(guò)專門(mén)設(shè)計(jì)的原子力顯微鏡 （AFM）系統(tǒng)，能夠在不降低分辨率、不失去力控制、不增加設(shè)備復(fù)雜性，不帶來(lái)繁瑣操作的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的快速掃描，并獲取到高性能 AFM 所提供的高分辨率圖像。無(wú)論您是以 >125Hz 的速度掃描樣品表面，或是在大氣或流體中以每秒 1 張的速率采集AFM圖像，都能通過(guò)FastScan得到優(yōu)異的高分辨圖像。Dimension FastScan這一變革性技術(shù)重新定義了 AFM 設(shè)備的使用體驗(yàn)。

更高效率

·      在空氣或液體中成像速度是原來(lái)速度的約100倍，自動(dòng)激光調(diào)節(jié)和檢測(cè)器調(diào)節(jié),智能進(jìn)針,大大縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間。

·      自動(dòng)測(cè)量軟件和高速掃描系統(tǒng)結(jié)合，大幅提高了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可信度和可重復(fù)性。

更高分辨率

·      FastScan精確的力控制模式提高圖像分辨率的同時(shí)，延長(zhǎng)了探針的使用壽命。

·      掃描速度20Hz時(shí)仍能獲得高質(zhì)量的TappingMode? 圖像,掃描速度6Hz仍能獲得高質(zhì)量的 ScanAsyst 圖像。

·      低噪音,溫度補(bǔ)償傳感器展現(xiàn)出亞埃級(jí)的噪音水平。

在各類樣品上均有優(yōu)異表現(xiàn)

·      閉環(huán)控制的lcon和Fastscan掃描管大大降低了Z方向噪音，使他們Z方向的噪音水平分別低于30pm和40pm,具有低熱漂移率，可得到高分辨的真實(shí)圖像。

·      Fast Scan可以對(duì)不同樣品進(jìn)行測(cè)量,保證高度從埃級(jí)到100多納米的樣品高精度無(wú)失真掃描。

AFM掃描速度的新定義

       Dimension FastScan是一臺(tái)將掃描速度、分辨率、精確度和噪音控制成功結(jié)合的AFM,真正實(shí)現(xiàn)了快速掃描原子力顯微鏡的商業(yè)化應(yīng)用。

       Bruker的工程師致力于 AFM 技術(shù)的改造和完善，包括采用低熱漂移的針尖掃描AFM技術(shù)（提高了系統(tǒng)的固有振動(dòng)頻率），應(yīng)用新的 NanoScope 控制器（為機(jī)器提供了更高的帶寬），采用了低噪音的機(jī)械和電子的主要部件，開(kāi)發(fā)了小懸臂的生產(chǎn)工藝等創(chuàng)新研發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了AFM掃描速度的大幅度提升，

高速、高分辨率原子力顯微鏡

       Dimension FastScan 是高速型的針尖掃描原子力顯微鏡系統(tǒng)，能在各種尺寸的樣品上實(shí)現(xiàn)高達(dá)每秒一幀的掃描速率，而不犧牲分辨率或任何儀器性能。

       結(jié)合峰值力?輕敲模式，Dimension FastScan 使用線性控制回路實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)的力測(cè)量，從而在各種剛度的樣品表面上，無(wú)論是堅(jiān)硬平滑的晶體表面還是柔軟粗糙的聚合物表面上，都能獲得高分辨的形貌及力學(xué)性能。

點(diǎn)缺陷分辨率的方解石的剛度圖像。圖像尺寸為15 nm（面板 1）。亞分子分辨率級(jí)別的iPMMA 薄膜的粘附力分布圖像。 圖像大小為100 nm（面板 2）。

樣品由馬丁-盧瑟-哈勒-維滕貝格大學(xué)的瑟恩-阿爾布雷希特教授提供。

卓越的生產(chǎn)力

       Dimension FastScan 的每個(gè)方面（包括開(kāi)放的大樣品臺(tái)設(shè)計(jì)和預(yù)先優(yōu)化的軟件設(shè)置）都經(jīng)過(guò)專門(mén)設(shè)計(jì)，加上設(shè)備軟件的直觀工作流程，使其操作比以往的AFM設(shè)備更加簡(jiǎn)便，即使是初學(xué)者來(lái)操作，也能快遞獲取到專業(yè)級(jí)的圖像。

       Dimension FastScan為操作者提供了全新的AFM使用體驗(yàn)，包括快速找尋樣品、快速進(jìn)針、快速掃描、低噪音、更低的漂移速率（低至200 pm每分鐘）、擴(kuò)展性更強(qiáng)的直觀用戶界面、 Dimension系列的大樣品臺(tái)等，確保設(shè)備無(wú)須經(jīng)過(guò)繁復(fù)的調(diào)整和優(yōu)化，也能更快地獲得高質(zhì)量的結(jié)果和可供發(fā)表的數(shù)據(jù)。

用AFM拓展您的應(yīng)用 - 應(yīng)用案例

1.    樣品檢測(cè)

       樣品檢測(cè)是通過(guò)常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)方式去探索未知的樣本以了解樣品的組成、功能和力學(xué)性能等。

       下圖是利用FastScan對(duì)某一樣品進(jìn)行測(cè)量所得到的 AFM 圖像,它是從掃描范圍為 20um 的掃描圖片中截取 1/10 大小區(qū)域的圖像進(jìn)行放大。該圖像的掃描速度為 8分鐘,從圖中可以看出該圖像仍然具有非常高的分辨率。

2.    樣品篩選

       無(wú)論是材料生產(chǎn)中進(jìn)行失效分析或納米級(jí)的質(zhì)量控制，產(chǎn)品質(zhì)量控制過(guò)程中產(chǎn)品信息的及時(shí)反饋是必不可少的，通過(guò)利用 AFM 系統(tǒng)能夠獲取大量樣品信息，對(duì)樣品進(jìn)行常規(guī)或高精準(zhǔn)度篩選。

       在獲取藥物配方的過(guò)程中，需要大量的數(shù)據(jù)對(duì)其中的非晶藥物成分進(jìn)行篩選，這也將會(huì)成為 FastScan 的一個(gè)新用途。

3.    動(dòng)態(tài)應(yīng)用范例

       另一種常見(jiàn)的應(yīng)用是觀察一個(gè)納米級(jí)物體在外部條件變化或受刺激的情況下，隨著時(shí)間產(chǎn)生變化的過(guò)程。無(wú)論是在空氣中還是在液體中,對(duì)納米尺度的動(dòng)態(tài)變化觀察都是頗具研究?jī)r(jià)值的。Dimension FastScan為這種實(shí)驗(yàn)提供了十分便利的條件。

更多應(yīng)用

1、 材料成像

       FastScan 在使用ICON 的掃描器的情況下支持 Bruker的專利PeakForce ONMT成像模式，在使用快速掃描掃描器的情況下也可進(jìn)行納米力學(xué)成像。使用FastScan技術(shù),大大減少了研究者獲得高分辨率形貌和納米力學(xué)圖譜的時(shí)間。

在整個(gè)晶圓上獲得埃級(jí)(~0.1 nm)粗糙度。能在2 小時(shí)內(nèi)進(jìn)行 96 次測(cè)量

2、 電學(xué)表征

      使用布魯克專有的峰值力輕敲模式在納米尺度上表征樣品的電學(xué)性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)更好的靈敏度、分辨率和動(dòng)態(tài)范圍。PeakForce TUNA 和 PeakForce SSRM 提供獨(dú)特的納米電學(xué)表征能力，還能同時(shí)獲得納米電學(xué)性質(zhì)信息。

垂直站立碳納米管的電流分布成像。只有使用PeakForce TUNA模式才可能獲得該樣品的導(dǎo)電性分布。

3、 納米操縱

       可實(shí)現(xiàn)在納米和分子級(jí)別的納米操縱和刻蝕FastScan的 XYZ 閉環(huán)掃描器解決了掃描管的蠕變效應(yīng)大大提高了操縱的精確度。同時(shí)低噪音精密探針的準(zhǔn)確定位,適用于各種納米操作系統(tǒng)。

4、 加熱和冷卻

       在以各種AFM模式掃描的同時(shí)可實(shí)現(xiàn)-35°C到250℃的溫度的精確控制和熱分析。另外還可使用熱探針對(duì)低于100nm 的局部加熱到 500°C

應(yīng)用實(shí)例

1、聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯混合物樣品的損耗模量分布圖的三維呈現(xiàn)。藍(lán)色區(qū)域模量更高，紅色區(qū)域模量更低，分別對(duì)應(yīng)于聚苯乙烯基質(zhì)和聚甲基丙烯酸甲酯嵌入物。損耗模量分布圖使用布魯克專利的快速力陣列模式采集，掃描范圍為5微米，分辨率為256x256，振動(dòng)頻率約為590 kHz。

2、使用PeakForce QNM 模式采集的在六方氮化硼上的石墨烯模量分布圖像，揭示了與高度局部應(yīng)變緩解對(duì)齊后向相應(yīng)晶格的過(guò)渡。參考Nature Physics 10,451-456(2014)。

3、聚甲基丙烯酸甲酯(青色)基質(zhì)中的間規(guī)聚丙烯(紫羅蘭色)區(qū)域。三維形貌圖中的色標(biāo)表示模量，能清晰地揭示出間規(guī)聚丙烯在基質(zhì)中的滲透。圖像尺寸為 8μm。

4、使用峰值力輕敲模式獲得的方解石和云母表面的原子尺度下的形貌圖像(右)和相應(yīng)力曲線(左)。

5、高定向裂解石墨表面的C36H74烷自組裝結(jié)構(gòu)。

6、使用Dimension FastScan在石墨烯上獲得高分辨形貌、粘附力、模量和形變量分布。