原子力顯微鏡
晶體掃描儀(Crystal Scanner TM)是美國PNI公司開發(fā)的一種新穎的掃描儀。使用該掃描儀,無需知道更多掃描探針顯微學(xué)(SPM)知識的人士便可獲得納米范圍的形貌像。晶體掃描儀的核心是一種新型的無需復(fù)雜光路調(diào)整(Alignment)過程的力傳感器。它能夠進行納米結(jié)構(gòu)的成像和分析。 使用裝有晶體掃描儀的Nano-R TM原子力顯微鏡(AFM),工程師和科學(xué)工作者無需等候獲得掃描的納米結(jié)構(gòu)圖像,而是直接測量物體的形貌像。公司和研究機構(gòu)也不用雇傭AFM專家,這樣可為納米技術(shù)的研究、發(fā)展和工藝控制節(jié)省大量的成本。 晶體掃描儀在納米牛頓力測量領(lǐng)域內(nèi)注入了新的設(shè)計理念。將該掃描儀與Nano-R TM型AFM的測試臺和軟件相結(jié)合,便可以得到一個新的用戶友好接口的納米成像儀器。尤其是,當(dāng)配合點和掃描(Point & Scan TM)技術(shù),將大大簡化儀器的操作過程。
原子力顯微鏡
點和掃描技術(shù) 點和掃描技術(shù)大大減少了傳統(tǒng)系統(tǒng)軟件的復(fù)雜性,只要按照屏幕上的操作提示便可完成測試。幾步操作后,實驗人員便可以在計算機屏幕上看到圖像。 點和掃描技術(shù)使用標(biāo)準(zhǔn)的納米成像操作步驟。步驟如下:
選擇樣品類型;
將樣品放置于顯微鏡下;
如有必要,更換晶體傳感器(只需幾分鐘);
選擇要掃描的樣品區(qū)域;
成像操作。
上述的納米成像過程同樣可以分析DVD和半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)以及對納米管、納米粒子和納米晶體進行高分辨的納米成像。 點和掃描技術(shù)包括3個方面的創(chuàng)新性:晶體傳感器,測試臺的自動化和軟件。
晶體傳感器
晶體掃描儀里的力傳感器是一種非常小的晶體振蕩器,在其晶體的末端裝有針尖,如圖1和2所示。當(dāng)探針靠近樣品表面時,其振蕩的振幅將衰減。衰減的幅度取決于探針和樣品之間的作用力。掃描時,使用軟件可以優(yōu)化振蕩頻率和力的大小。使用時,晶體傳感器無需任何力的調(diào)整。
圖1晶體掃描儀中的石英交叉晶體 圖2晶體傳感器安裝在零插入力模塊上
的測試臺自動化大大簡化了裝有晶體傳感器的Nano-R TM型AFM的操作過程。結(jié)合馬達驅(qū)動的光學(xué)系統(tǒng)、樣品定位和探針-樣品控制,無需任何手動調(diào)整。因此,便可以實現(xiàn)“放置樣品-設(shè)定掃描區(qū)域-開始掃描”的簡單操作過程。
晶體掃描軟件
晶體掃描軟件(CSS)大大簡化了晶體掃描儀的操作。安裝CSS后,實驗人員便可以從窗口菜單上選擇需要成像的樣品類型。有關(guān)樣品類型的信息可存儲在計算機內(nèi),需要時可調(diào)用。例如,CSS可以使用設(shè)置的掃描參數(shù)。CSS與測試臺自動化的相結(jié)合是一個強有力的工具。舉例來說,當(dāng)運行CSS時,樣品臺會自動移動到樣品適于成像的位置。CSS也可以將樣品進一步設(shè)置成適于視頻光學(xué)記錄的位置。 實驗人員必須更換樣品和探針。為了簡化操作過程,幾個視頻系統(tǒng)集成于CSS中。這些配置有利于示意如何更換探針以及放置樣品到成像的位置。軟件接口如圖3所示。 圖3軟件接口
CSS軟件的算法可用來判斷探針的成像質(zhì)量和優(yōu)化掃描參數(shù)。對某些特殊的樣品,這些算法的運用可設(shè)計成樣品信息文件。
的掃描儀設(shè)計 使用移動探針的彎曲壓電掃描儀設(shè)計可確保精確測量。這樣,在x-y-z軸和圖像間可測量最小的色度亮度干擾,以表明沒有背底彎曲。 外置的x、y、z軸校準(zhǔn)傳感器可監(jiān)視彎曲掃描儀的動作。這種傳感器在x、y、z軸線性化和校準(zhǔn)掃描儀顯得非常必要。這些傳感器對于點和位置測量也很有必要,對于圖像中某個特殊形貌的放大應(yīng)用也顯得非常必要。晶體掃描儀的技術(shù)參數(shù)如表1。 表1? 晶體掃描儀的技術(shù)參數(shù)
范圍 | 線性度 | 干擾 | 噪聲 | |||
X-Y | 65 微米 | X-Y-Z | < 1% | XY | < 1% | Vertical < 0.1 nm |
Z | 8 微米 | ZX | < 2% | |||
ZY | < 2% |
與光杠桿傳感器的切換 常規(guī)的AFM使用光杠桿(Light Lever)來測量探針與樣品之間的作用力。盡管光杠桿機構(gòu)較為復(fù)雜且需要調(diào)光路,但也有一些優(yōu)點。其主要優(yōu)點是:可以進行材料敏感模式的測量,如側(cè)向力或摩擦力像和相位移成像;另外,還可進行磁力和靜電力成像。 Nano-R TM型AFM測試臺可與光杠桿傳感器兼容。只需幾分鐘便可切換光杠桿傳感器和晶體傳感器。切換安裝后,光杠桿式AFM便可以進行接觸或振蕩模式的形貌像測量。
應(yīng)用 使用晶體掃描儀的Nano-R TM型AFM可測量各種樣品如工業(yè)樣品和需要高分辨成像的納米結(jié)構(gòu)的形貌像。工業(yè)樣品包括DVD、顯微鏡頭、紙張、光柵和圖形化的芯片。高分辨成像的納米結(jié)構(gòu)包括晶粒、納米粒子、納米晶體和納米管。圖4示出了一些使用晶體掃描儀的AFM形貌像。
金相顯微鏡
特點 |
將樣本溫度保持在 -20 至 +100 °C之間 |
數(shù)碼顯示設(shè)定和操作溫度 |
控制范圍在 0.1 °C內(nèi) |
符合大多數(shù)顯微鏡 |
內(nèi)置電子溫度計 |
穩(wěn)固載物臺技術(shù),無移動部件 |
類別 | 放大倍數(shù) | 數(shù)值孔徑(N.A) | 系統(tǒng) | 工作距離(毫米) |
消色差物鏡 | 10× | 0.25 | 干 | 7.31 |
半平場消色差物鏡 | 40× | 0.65 | 干 | 0.66 |
消色差物鏡 | 100× | 1.25 | 油 | 37 |
類別 | 放大倍數(shù) | 現(xiàn)場直徑(豪米) |
平場目鏡 | 10× | 18 |
12.5× | 15 |
一、用 途
4XB雙目倒置金相顯微鏡用于鑒別和分析各種金屬和合金材料的組織結(jié)構(gòu),廣泛應(yīng)用在工廠或?qū)嶒炇疫M行鑄件質(zhì)量的鑒定;原材料的檢驗或材料處理后的金相組織分析;以及對表面噴涂等一些表面現(xiàn)象進行研究工作。本儀器系倒置式金相顯微鏡,由于試樣被觀察表面與工作臺表面重合,因此與試樣高度無關(guān),使用方便,儀器結(jié)構(gòu)緊湊,外形美觀大方,儀器底座支承面積較大,彎臂堅固,使儀器的重心較低安放平穩(wěn)可靠,由于目鏡與支承面呈45°傾斜,使觀察舒適。
二、規(guī) 格
1.物鏡
類 別 | 放大倍數(shù) | 數(shù)值孔徑 (N.A) | 系 統(tǒng) | 工作距離 (mm) |
消色差物鏡 | 10× | 0.25 | 干 | 7.31 |
半平場消色差物鏡 | 40× | 0.65 | 干 | 0.66 |
消色差物鏡 | 100× | 1.25 | 油 | O.37 |
2.目鏡
類 別 | 放大倍數(shù) | 視場直徑(mm) |
平場目鏡 | 10× | 18 |
12.5× | 15 |
3.放大倍數(shù): 1OO×~1250× 6.粗動調(diào)焦范圍: 7mm
4.機械筒長: 160mm 7.機械工作臺: 75×50mm
5.微動調(diào)焦 8.照明燈泡: 6V12W溴鎢燈
調(diào)節(jié)范圍: 7mm 9.儀器重量: 5㎏
刻度格值: 0.002 mm 10.包裝箱體積: 360×246×350 mm
三、儀器的成套性
1.顯微鏡主體 1臺 6.燈泡(溴鎢燈) 1只(備用)
2.載物臺壓簧 1件 7.目鏡 10×,12.5× 各1只
3.載物片φ10、φ20、φ42 各1片 8.物鏡10×,40×,100× 各1只
4.濾色片(黃色、綠色、 各1片 9.雙目鏡筒 1只
灰色及磨砂玻璃) 10.1O×測微目鏡 1只
5.杉木油 1瓶 11.測微尺(格值0.01mm) 1件
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