Nanosurf NaniteAFM原子力顯微鏡
方便集成的迷你型原子力顯微鏡
●客戶集成的理想選擇
●自動連續測量
●靈活應對龐大的、沉重的或彎曲的樣品
表面形態是許多高科技表面的重要特性,其可能低至幾納米,表面粗糙度不到一納米。 使用 AFM,可以在正常環境條件下輕松分析這些特征。大多數 AFM 在它們可以處理的樣本的類型和大小上受到限制。Nanosurf 的NaniteAFM 是 AFM 集成市場領先的解決方案,對樣品尺寸的限制很小。
NaniteAFM有一個針尖掃描頭，兩個檢視攝像頭和一個自帶趨近電機，卻異乎尋常地迷你。它包含了獨立運行所需的一切，為簡單的集成鋪平了道路：您所需要的只是300 cm3的空間和安裝AFM所需的一個穩定的駐機站點。
由于不斷優化后的易用性而省時
NaniteAFM使用背部燕尾式安裝板,以便快速和可重復安裝。 帶有對齊槽的微懸臂使繁瑣的激光對準成為不必要，對于集成方面這可確保懸臂針尖與設置的其他組件(例如壓頭)之間定義良好的偏移補償。 這種卓越的精度允許在組件之間切換,而無需搜索正確的區域,從而減少了實驗期間的停機時間和處理時間。
Nanite AFM的快速安裝系統
NaniteAFM集成于 Accurion nanofilm_ep4 成像橢圓儀.
具有 2 μm 橫向分辨率的集成頂視圖攝像頭可完美地概覽表面,以定位樣品上感興趣的區域,并將其放置在微懸臂下。 方便的側視攝像頭以 45 度角顯示微懸臂下方的樣品。 它引導用戶在開始時快速接近樣本于幾十微米以內，然后由 AFM 完成自動逼近。
頂視/側視 (1 和 2)圖, 壓痕的光學圖和AFM圖 (3 和 4)
●客戶集成的理想選擇
●自動連續測量
●靈活應對龐大的、沉重的或彎曲的樣品
表面形態是許多高科技表面的重要特性,其可能低至幾納米,表面粗糙度不到一納米。 使用 AFM,可以在正常環境條件下輕松分析這些特征。大多數 AFM 在它們可以處理的樣本的類型和大小上受到限制。Nanosurf 的NaniteAFM 是 AFM 集成市場領先的解決方案,對樣品尺寸的限制很小。
NaniteAFM有一個針尖掃描頭，兩個檢視攝像頭和一個自帶趨近電機，卻異乎尋常地迷你。它包含了獨立運行所需的一切，為簡單的集成鋪平了道路：您所需要的只是300 cm3的空間和安裝AFM所需的一個穩定的駐機站點。
由于不斷優化后的易用性而省時
NaniteAFM使用背部燕尾式安裝板,以便快速和可重復安裝。 帶有對齊槽的微懸臂使繁瑣的激光對準成為不必要，對于集成方面這可確保懸臂針尖與設置的其他組件(例如壓頭)之間定義良好的偏移補償。 這種卓越的精度允許在組件之間切換,而無需搜索正確的區域,從而減少了實驗期間的停機時間和處理時間。
具有 2 μm 橫向分辨率的集成頂視圖攝像頭可完美地概覽表面,以定位樣品上感興趣的區域,并將其放置在微懸臂下。 方便的側視攝像頭以 45 度角顯示微懸臂下方的樣品。 它引導用戶在開始時快速接近樣本于幾十微米以內，然后由 AFM 完成自動逼近。
測量和分析的自動化
為了進一步減少操作人員的時間，NaniteAFM可以操作自動化。通過使用腳本界面和批量測量程序，可以自動接近和測量樣本。 分析和報告生成也可以使用預定義的“通過-失敗”標準進行自動化。這在與電動工作臺結合使用時尤其強大，因此一個或多個樣本的多個區域可以在沒有操作人員的情況下自動測量。
集成功能使NaniteAFM能夠處理幾乎任何樣品。 大的或重的樣品都沒有問題，因為NaniteAFM在樣品保持原位的時候會移動。根據樣品類型的不同，掃描頭或樣品或兩者都可以精確移動。 如果您的樣品還沒有一個標準的解決方案，那么我們的一個由工程師和科學家組成的高技能團隊可以幫你設計一個完全滿足您需求的定制解決方案。 甚至不同角度的測量也可以加適當的工作臺來進行。
考慮到對大樣本的自動測量，這個高負載、高精度和低噪聲的平移臺拓展了樣品臺功能的新疆域。氣動升降/鎖緊機構保證提升時行程方便，鎖緊時測量平穩。大行程范圍和集成的重型有源振動隔離與設置相輔相成。
這個定制的平移臺是用來測量大型凹凸樣品的粗糙度的。 全360°手動旋轉樣品平臺，掃描頭自動旋轉，以適應各種樣品的彎曲形態。
納米級的定量表面分析
NaniteAFM可提供納米級表面信息，是增強成像和分析能力以進行質量控制的優秀工具。 它的優點是,它同樣適用于不透明和透明的樣品。 因為對后者來說，AFM已成為玻璃表面分析的成熟技術。 有些應用要求玻璃表面的粗糙度遠低于納米,納米大小的缺陷可能會影響工件的行為。 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) 和它的統計分析 (B) (00584)
在表面形貌上疊加相位，揭示橡膠力學性能的變化,與周圍基體藍色相比，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薄膜的磁化強度(范例提供:Dr.-Ing教授)。 Jeffrey McCord，納米磁性材料-磁疇，材料科學研究所，基爾大學) 納米磁性材料-磁疇, 材料科學研究所，基爾大學。
NaniteAFM 應用實例
納米壓痕
納米壓痕技術是定量表征材料機械性能的重要技術之一。 從本質上講，它的工作原理是將一個定好形狀的硬而尖的壓頭頂在樣品表面。 這種拉伸測試技術用于對各種材料(薄涂層、金屬、陶瓷、聚合物、生物材料等)進行精確和局部地納米級表征，并且可能對非均勻表面(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，而不需要像傳統的宏觀硬度測量那樣測量殘余壓痕。
納米壓痕實驗的一個很大的挑戰是，根據經驗法則，壓進深度不應該超過涂層厚度的10%，以避免對底層基板的影響。 對于1μm薄膜,這對應于壓入深度不超過100納米。 此外，為了避免表面粗糙度對測量的影響，應小于壓痕深度的20%。 對于10納米的粗糙度，壓痕的深度應該是50納米。
納米壓痕和原子力顯微鏡 (AFM)可以與一個精準的定位移動臺耦合在一個單一的系統中， 以便進行全面的(半)自動分析。 第一步，原子力顯微鏡測量表面粗糙度，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，對同一位置進行機械分析。 第三步，這個位置再次移動至AFM下，以描述和理解應力引起的特征，如材料堆積、下沉或壓痕周圍誘導的裂紋。 如果觀察到，這些可能會對硬度和彈性模量的數值產生影響。
使用 AFM 拼接分析大型表面
此應用描述了 Nanosurf Nanite AFM 腳本接口的自動拼接功能結合 Nanosurf 報告專家分析軟件。 以LCD 板上的 AFM 測量值為示例,演示如何使用拼接輕松高效地生成大表面區域的高分辨率地形圖。
像AFM這樣的高分辨率成像技術通常受限于掃描范圍。當AFM的高橫向分辨率和大掃描范圍都需要時，圖像拼接就是一個解決方案。 圖像拼接通常用于從多個圖片創建一個全景場景。 在更高級的實現中，還可以使用該技術將多個AFM測量值合并到一個大圖像中。 因此,大型表面區域的AFM成像,例如1毫米×1毫米或100μm×1厘米大小,可以很容易地實現。
Nanosurf Nanite AFM系統能夠完全自動地測量和拼接所需的圖像。 用戶只需指定單個AFM圖像大小和要測量的區域大小。 然后AFM負責剩下的工作。 測量完成后，將圖像加載到Nanosurf報告專家處理軟件中，并拼接成一張圖像。 該圖像仍然包含所有計量數據，因此可以像任何其他AFM圖像一樣進行分析，具有所有可用的分析功能，包括高度和距離測量、粗糙度計算、晶粒和粒子分析、截面分析，當然還有3D可視化。
系統參數
| NaniteAFM 掃描頭規格 | 110 μm | 70 μm | 25 μm |
|---|---|---|---|
| 最大掃描范圍 (XY)(1) | 110μm | 70 μm | 25μm |
| 最大Z-范圍(1) | 22μm | 14 μm | 5 μm |
| XY-線性平均誤差 | < 0.6% | < 1.2% | < 0.7% |
| Z-測量噪音水平 (RMS, 靜態模式) | 典型值 350 pm (最大 500 pm) | 典型值 350 pm (最大 500 pm) | 典型值 80 pm (最大 150 pm) |
| Z-測量噪音水平 (RMS, 動態模式) | 典型值 90 pm (最大 150 pm) | 典型值 90 pm (最大 150 pm) | 典型值 30 pm (最大 50 pm) |
| 安裝 | 掃描頭(86 × 45 × 61 mm)可從3點快速鎖定安裝板上卸下，安裝到 Nanosurf 或客戶端的移動臺上 | ||
| 微懸臂的對準 | 微懸臂用對準槽自動自對準 | ||
| 自動趨近范圍 | 4.5 mm (內部光學焦平面下方 1.5 mm) | ||
| 樣品觀察 | 雙USB 攝像頭系統 (頂視和側視同步觀察):頂視:3.1 M像素彩色 CMOS 攝像頭4× 光學放大 (+軟件數字變焦)最大視場 ≈ 1.75 mm × 1.25 mm最大分辨率 ≈ 2.1 μm數字孔徑 ≈ 0.115側視:1.3 M像素單色 CMOS 攝像頭 | ||
| 樣品照明 | 白色 LEDs (亮度 0–100%); 用于頂視的軸向照明 | ||
| (1) 110-μm 掃描頭的制造公差是 ±10%， 70- and 25-μm 掃描頭的制造公差是±15 % (2) 45° 掃描旋轉時達最大掃描范圍 | |||
| C3000 控制器 — 核心硬件規格 | |
|---|---|
| X/Y/Z-軸掃描和定位控制器 | 3× 24-bit DAC (200 kHz) |
| X/Y/Z-軸位置測量 | 3× 24-bit ADC (200 kHz) |
| 激勵和調制輸出 | 4× 16-bit DAC (20 MHz) |
| 模擬信號輸入帶寬 | 0–5 MHz |
| 主輸入信號捕獲 | 2× 16-bit ADC (20 MHz) 2× 24-bit ADC (200 kHz) |
| 附加用戶信號輸出 | 3× 24-bit DAC (200 kHz) |
| 附加用戶信號輸入 | 3× 24-bit ADC (200 kHz) |
| 附加顯示器信號輸出 | 2× 24-bit ADC (200 kHz) |
| 數字同步 | 2× 數字輸出, 2× 數字輸入, 2× I2C 總線 |
| FPGA 模塊和嵌入式處理器 | ALTERA FPGA, 32-bit NIOS-CPU, 80 MHz, 256 MB 內存, 多任務操作系統 |
| 通訊 | USB 2.0 高速連接于 PC 機和掃描頭接口 |
| 系統時鐘 | 內部夸脫 (10 MHz) 或 外部時鐘 |
| 電源 | 90–240 V AC, 70 W, 50/60Hz |
掃描頭尺寸
附加選項和組件
快速鎖定安裝板
NaniteAFM的燕尾安裝板是將 AFM 集成到您的設置中的方便法門。 它配備了快速鎖,用于快速組裝和可重復安裝。
樣品臺 204
尺寸: 139,1 mm (h) x 204 mm (w) x 204 mm (d)
承載NaniteAFM掃描頭的樣品臺，安裝在一個隔離震動裝置臺上。
隔離振動臺 300
使用Nanosurf 隔離振動臺達到無振測量
XY 微米移動臺
手動移動臺，與Nanite樣品臺配套使用
行程距離: 13 mm
XY 分辨率:<0.5μm< /p>
ATS 2032 電動 XYZ 移動臺
ATS 2032電動XYZ移動臺是為直徑可達8英寸的晶圓片和高度可達60毫米的普通AFM樣品上的連續測量而構建的。 它具有在所有方向的精準移動和磁鐵以保持金屬樣品的歸位
| 規范 | 參數 |
|---|---|
| 最大行程 XYZ: | 205 mm; 245 mm; 70 mm |
| 行程步長 XYZ | 50–1000 nm |
| 分辨率 XYZ | 0.3 μm |
| 重新定位精度 | σ = 1 μm |
| 絕對精度 | ± 20 μm |
| 最大速度: | 13 mm/s |
| 樣品平臺尺寸 | 205 × 205 mm |
| 樣品尺寸 | 最大. ? 8" × 60 mm |
| 移動轉換臺尺寸 | 510 × 500 × 260 mm |
| 移動轉換平臺重量 | 65 kg |
| 移動轉換平臺技術 | 壓電粘滑電機 |
ATS 204 自動平移臺
對于較小的樣品和行程范圍，Nanosurf 也開發了適合于 NaniteAFM 的 ATS 204 自動平移臺。 此緊湊型平移臺與 Nanosurf 振動隔離座完全兼容,可以看作是自動批量測量的簡單起始配置。 ATS 204 通過方便的 Nanosurf 平臺控制單元和 Nanosurf 批測量管理器(集成在Nanosurf 控制軟件中)進行控制,便于操作、編程和測量執行。 對于通常耗時和重復性的任務,無需在場或監督。
| 規格 | 參數 |
|---|---|
| 最大行程范圍XYZ | 32 mm; 32 mm; 5 mm |
| 額外手動 Z 調節 | 30 mm |
| 行程步長 XYZ | 50–1000 nm |
| 分辨率 XYZ | 0.1 μm |
| 重新定位精度 | σ = 1 μm |
| 絕對精度 | ± 10 μm |
| 最大速度 | 13 mm/s |
| 樣品平臺尺寸 | 36 × 36 mm |
| 樣品重量 | max. 200 g |
| 移動轉換平臺尺寸 | 204 × 204 × 240 mm |
| 移動轉換平臺重量 | 5 kg |
| 移動轉換平臺技術 | 壓電粘滑電機 |