Атомно-силовой микроскоп НТ-МДТ Spectrum

Описание:

Первый в мире полностью автоматизированный АСМ-Раман-СБОМ измерительный комплекс. Позволяет легко и просто проводить всесторонний анализ образцов с нанометровым разрешением.
ОКР на разработку SPECTRUM выполнен при поддержке РФТР.

• Параллельное получение АСМ и конфокальных рамановских изображений с использованием различных объективов (вплоть до 100x).
• Свободный поворот турели микроскопа (до 4-х объективов) при подведенном к образцу АСМ зонде.
• Автоматизированный отвод АСМ зонда (при работе с объективами с малым рабочим расстоянием и в случаях, когда АСМ зонд не требуется).          
• Функция HotSpot - автоматическая локализация TERS* активного участка на зонде.
• Полностью автоматизированная, простая в эксплуатации система.

* Tip Enhanced Raman Scattering (Зондово-усиленное комбинационное рассеяние).

Два простых шага для получения АСМ и рамановских/флуоресцентных изображений

Шаг 1. Общий обзор образца при отведенном зонде. Высокое разрешение и широкое поле зрения.

Шаг 2. Одновременное АСМ и рамановское/флуоресцентное отображение выбранного участка.         
           

В турель оптического микроскопа может быть установлено до
4-х объективов.

Поддерживаются все стандартные методы получения изображений.         

Простота смены зондов и автоматический подвод позволяют без труда реализовать АСМ измерения (более 30 методов ) одновременно с проведением рамановской/флуоресцентной спетроскопии.
 

 
Особенности

Комплекс SPECTRUM разработан на основе накопленного в НТ-МДТ 15-летнего опыта в создании АСМ-Раман-СБОМ систем. Его уникальные особенности включают полную автоматизацию, передовые АСМ возможности, широчайший набор оптических методик.
 
Уникальная интеграция АСМ/СТМ с оптикой для АСМ-Раман-СБОМ-TERS
 

• Прямая конфигурация (измерения "на пропускание").
• Прямой оптический микроскоп с 4-х позиционной турелью. Возможность установки различных объективов, как для широкого обзора, так и высокоапертурных   объективов с высоким разрешением.
• Сканирование лазерным пятном. Эта функция реализована благодаря использованию высокостабильного сканирующего зеркала. Позволяет с высокой точностью позиционировать лазерное пятно на кончике зонда.
• Прямая или оптоволоконная передача возбуждающего сигнала и регистрируемого излучения. Специально разработанный оптико-механический модуль обеспечивает передачу по оптоволокну с высоким пропусканием возбуждающего излучения лазера на образец  и вывод собранного сигнального излучения на монохроматор. Помимо этого возможна прямая оптическая связь SPECTRUMа с коммерчески доступными спектрометрами (Solar, Renishaw).
• Благодаря конфигурации "полного пропускания" возможно проводить апертурные и безапертурные СБОМ измерения с кантилеверными и волоконными зондами.         

Автоматизация
 

• Перемещение образца.
• Юстировка системы лазер/кантилевер/фотодиод.
• Автоматический отвод АСМ зонда, в т.ч. при использовании объектива с малым рабочим отрезком.
• Подвод и отвод зонда.
• Установка параметров сканирования.

Уникальные СЗМ характеристики
 

• Низкий уровень шума. Сканирование образца с разрешением вплоть до атомного.
• Большие размеры образца (до 50×50 мм). Специальный держатель образцов для предметных стекол (75×25 мм).
• Возможность применения АСМ (в т.ч. с датчиками камертонного типа) и СТМ, измерения в жидкости.
• Поддержка более чем 30 современных СЗМ методик наряду с Рамановскими измерениями. 
   

Устройство и конфигурации системы

Полностью интегрированная и оптимизированная АСМ-Раман-СБОМ-TERS система, выполненная в компактном, удобном в использовании дизайне.
 
Устройство SPECTRUM'а

1. Специально разработанный модуль с видеосистемой и сканирующим зеркалом.
2. Прямой микроскоп Mitutoyo.
3. 4-позиционная турель, включающая 100х объектив.
4. СЗМ модуль с измерительной головкой и оптической системой регистрации.
5. Моторизованный координатный стол со сканером образца, позиционером СЗМ модуля, встроенным нижним объективом с пьезо- и моторизованным фокусирующими приводами.
6. Модуль СБОМ (по запросу).     

Оптические конфигурации

Конфигурация прямой оптический микроскоп + сканирующее зеркало (стандартная).

• Двойная система сканирования (XYZ сканирование образцом с ОС  + XY сканирование лазерным пятном.
• Designed for nontransparent samples
• Оптическое разрешение до 400 нм при одновременной работе с АСМ.
• Регистрация оптического сигнала проводится высокоапертурным объективом.
• Лазерное сканирование для автоматического определения TERS активного участка на зонде.
• Допускает установку термостолика.

Конфигурация с модулем СБОМ (по запросу).

• Специальный модуль для волоконного ввода/вывода.
• Пьезо- и моторизованный приводы для нижнего объектива.
• Объективы с различными увеличениями.
• Детектирование при помощи ФЭУ оптического сигнала, собираемого нижним объективом (схема "на пропускание").
• Засветка лазером снизу, сбор излучения через апертуру кантилевера и регистрация детекторами спектрометра (схема "на собирание").    

 
MultiScan

Получение обзорных изображений с высоким разрешением. Автоматизированное получение АСМ-Раман изображений без ограничения размеров рабочим диапазоном пьезосканера.

1. Выбор участка образца для измерений (любого размера, не ограниченного сканером).
2. Автоматическое позиционирование АСМ головки.
3. Автоматизированное получение составных изображений из множества одновременно получаемых АСМ и рамановских/флуоресцентных  сканов.
4. Сшивка изображений (автоматическая).
    

Автоматизация

Высокоточные двигатели позволяют автоматизироовать основные операции, включая юстировку системы лазер-кантилевер-фотодиод, позиционирование измерительных головок, образца и пр.
 
Автоматическое позиционирование образца

Использование высокоточных позиционирующих двигателей обеспечивает получение АСМ и рамановских изображений на любом участке образца  (в пределах 35×35 мм при работе с объективами турели и 5×5 мм при работе с нижним
объективом).         

Автоматическая юстировка системы регистрации изгибов кантилевера.

Юстировка системы лазер-кантилевер-фотодиод занимает всего несколько секунд. Применение специальных алгоритмов позволило достичь высокой точности и большой скорости  юстировки системы.
 
 
Применения

• Графен, углеродные нанотрубки и другие углеродные материалы
• Полупроводниковые устройства
• Нанопроволоки, квантовые точки и другие наноструктурные материалы
• Полимеры    Характеризация оптических устройств: полупроводковых лазеров, оптических волокон, волноводов, плазмонных устройств.
• Исследование клеточных тканей, ДНК, вирусов и других биологических объектов
• Контроль химических реакций

Спецификация

Измерительные методики

АСМ (контактная и амплитудно-модуляционная), АСМ спектроскопия, АСМ литография (силовая, токовая, вольтовая), Растровая прыжковая силовая микроскопия, Латерально-силовая микроскопия, Силовая модуляционная микроскопия, Отображение сопротивления растекания, Силовая микроскопия пьезоотклика и переключательная спектроскопия, ЭСМ, Кельвин-зондовая силовая микроскопия, МСМ, СТМ.
 
Конфокальная флуоресцентная микроскопия, Конфокальная рамановская микроскопия, Конфокальная лазерная микроскопия, TERS, TEFS, СБОМ (все типы зондов, все методики), Широкопольная оптическая микроскопия.
 
Измерительные СЗМ головки

• АСМ (в т.ч. жидкостная), СТМ, с датчиком камертонного типа.
• Лазерная система регистрации изгибов кантилевера с автоматической  юстировкой и целеуказанием.

Образец

• Размеры: до 50/10 мм в диаметре/по высоте.
• Вес: до 2 кг.
• Нагрев: от КТ до 150 °С.

Система сканирования

• Тип сканирования: образцом.
• Диапазон: 100x100×10 мкм (с ОС)

Разрешение

• Шум XY: не более 0.3 нм (с датчиками ОС)
• Шум Z (СКВ, 10-1000 Гц полоса): 0.06 нм (типично)

Система позиционирования образца

• Перемещение: автоматизированное, с привязкой к координатам видеомикроскопа.
• Диапазон XY: 35x35 мм; 5×5 мм при использовании нижнего объектива.
• Мин. шаг: 0.35 мкм.
• Точность повторного позиционирования: 3 мкм.

Подвод

• Автоматический подвод зондом.
• Диапазон: 10 мм.

Виброизоляция

• Активная виброизолирующая система.
• Оптический стол (по запросу).         

Оптические части

• Спектральный диапазон*: 450-1050 нм.
• Спектральное разрешение: Зависит от используемого спектрометра и дифракционной решетки.

• Объективы: 

100x 0.7NA,
10x 0.28NA,
Любые другие (по запросу).
 

• Детекторы**:

ПЗС камера с термоэлектрическим охлаждением до -100 °C.
ПЗС с ЭУ камера по запросу.
Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) или лавинно-пролетный фотодиод (ЛПФД) в режиме счета фотонов  или другой тип ПЗС камеры (УФ, ИК).
Фотоэлектронный умножитель для быстрой конфокальной лазерной (Рэлеевской) микроскопии.
 

• Конфокальное разрешение:

с зондом, для синего лазера с 100x 0.7NA,
XY: <400 нм,
Z: <800 нм;
без зонда, для синего лазера с 100x 0.95NA,
XY: <250 нм,
Z: <500 нм.
 

Нижний объектив (по запросу)

• Перемещения: шаговый двигатель и пьезопривод (по запросу).
• Диапазон: 25 мм (шаговый двигатель), 100 мкм (пьезопривод).
• Мин. шаг: 0.1 мкм (шаговый двигатель), 3 нм (пьезопривод).