Nanosurf NaniteAFM原子力显微镜
方便集成的迷你型原子力显微镜
●客户集成的理想选择
●自动连续测量
●灵活应对庞大的、沉重的或弯曲的样品
表面形态是许多高科技表面的重要特性,其可能低至几纳米,表面粗糙度不到一纳米。 使用 AFM,可以在正常环境条件下轻松分析这些特征。大多数 AFM 在它们可以处理的样本的类型和大小上受到限制。Nanosurf 的NaniteAFM 是 AFM 集成市场领先的解决方案,对样品尺寸的限制很小。
NaniteAFM有一个针尖扫描头，两个检视摄像头和一个自带趋近电机，却异乎寻常地迷你。它包含了独立运行所需的一切，为简单的集成铺平了道路：您所需要的只是300 cm3的空间和安装AFM所需的一个稳定的驻机站点。
由于不断优化后的易用性而省时
NaniteAFM使用背部燕尾式安装板,以便快速和可重复安装。 带有对齐槽的微悬臂使繁琐的激光对准成为不必要，对于集成方面这可确保悬臂针尖与设置的其他组件(例如压头)之间定义良好的偏移补偿。 这种卓越的精度允许在组件之间切换,而无需搜索正确的区域,从而减少了实验期间的停机时间和处理时间。
Nanite AFM的快速安装系统
NaniteAFM集成于 Accurion nanofilm_ep4 成像椭圆仪.
具有 2 μm 横向分辨率的集成顶视图摄像头可完美地概览表面,以定位样品上感兴趣的区域,并将其放置在微悬臂下。 方便的侧视摄像头以 45 度角显示微悬臂下方的样品。 它引导用户在开始时快速接近样本于几十微米以内，然后由 AFM 完成自动逼近。
顶视/侧视 (1 和 2)图, 压痕的光学图和AFM图 (3 和 4)
●客户集成的理想选择
●自动连续测量
●灵活应对庞大的、沉重的或弯曲的样品
表面形态是许多高科技表面的重要特性,其可能低至几纳米,表面粗糙度不到一纳米。 使用 AFM,可以在正常环境条件下轻松分析这些特征。大多数 AFM 在它们可以处理的样本的类型和大小上受到限制。Nanosurf 的NaniteAFM 是 AFM 集成市场领先的解决方案,对样品尺寸的限制很小。
NaniteAFM有一个针尖扫描头，两个检视摄像头和一个自带趋近电机，却异乎寻常地迷你。它包含了独立运行所需的一切，为简单的集成铺平了道路：您所需要的只是300 cm3的空间和安装AFM所需的一个稳定的驻机站点。
由于不断优化后的易用性而省时
NaniteAFM使用背部燕尾式安装板,以便快速和可重复安装。 带有对齐槽的微悬臂使繁琐的激光对准成为不必要，对于集成方面这可确保悬臂针尖与设置的其他组件(例如压头)之间定义良好的偏移补偿。 这种卓越的精度允许在组件之间切换,而无需搜索正确的区域,从而减少了实验期间的停机时间和处理时间。
具有 2 μm 横向分辨率的集成顶视图摄像头可完美地概览表面,以定位样品上感兴趣的区域,并将其放置在微悬臂下。 方便的侧视摄像头以 45 度角显示微悬臂下方的样品。 它引导用户在开始时快速接近样本于几十微米以内，然后由 AFM 完成自动逼近。
测量和分析的自动化
为了进一步减少操作人员的时间，NaniteAFM可以操作自动化。通过使用脚本界面和批量测量程序，可以自动接近和测量样本。 分析和报告生成也可以使用预定义的“通过-失败”标准进行自动化。这在与电动工作台结合使用时尤其强大，因此一个或多个样本的多个区域可以在没有操作人员的情况下自动测量。
集成功能使NaniteAFM能够处理几乎任何样品。 大的或重的样品都没有问题，因为NaniteAFM在样品保持原位的时候会移动。根据样品类型的不同，扫描头或样品或两者都可以精确移动。 如果您的样品还没有一个标准的解决方案，那么我们的一个由工程师和科学家组成的高技能团队可以帮你设计一个完全满足您需求的定制解决方案。 甚至不同角度的测量也可以加适当的工作台来进行。
考虑到对大样本的自动测量，这个高负载、高精度和低噪声的平移台拓展了样品台功能的新疆域。气动升降/锁紧机构保证提升时行程方便，锁紧时测量平稳。大行程范围和集成的重型有源振动隔离与设置相辅相成。
这个定制的平移台是用来测量大型凹凸样品的粗糙度的。 全360°手动旋转样品平台，扫描头自动旋转，以适应各种样品的弯曲形态。
纳米级的定量表面分析
NaniteAFM可提供纳米级表面信息，是增强成像和分析能力以进行质量控制的优秀工具。 它的优点是,它同样适用于不透明和透明的样品。 因为对后者来说，AFM已成为玻璃表面分析的成熟技术。 有些应用要求玻璃表面的粗糙度远低于纳米,纳米大小的缺陷可能会影响工件的行为。 尽管玻璃表面光滑,但玻璃物体可能很大,而且很重,而且不宜从工件中切出样品进行检查。另外，玻璃表面不一定是平坦平行的,例如透镜。NaniteAFM 是一种灵活的工具,可以处理所有要求,以获得玻璃工件的定量表面信息。
具有亚纳米粗糙度的玻璃表面图 (A) 和它的统计分析 (B) (00584)
在表面形貌上叠加相位，揭示橡胶力学性能的变化,与周围基体蓝色相比，颗粒上的相呈较高的红绿色。
在表面形貌上叠加相位， 显示Permalloy薄膜的磁化强度(范例提供:Dr.-Ing教授)。 Jeffrey McCord，纳米磁性材料-磁畴，材料科学研究所，基尔大学) 纳米磁性材料-磁畴, 材料科学研究所，基尔大学。
NaniteAFM 应用实例
纳米压痕
纳米压痕技术是定量表征材料机械性能的重要技术之一。 从本质上讲，它的工作原理是将一个定好形状的硬而尖的压头顶在样品表面。 这种拉伸测试技术用于对各种材料(薄涂层、金属、陶瓷、聚合物、生物材料等)进行精确和局部地纳米级表征，并且可能对非均匀表面(不同相、多孔材料、深度传感、缺陷和完整表面等)也意义重大。 通过分析力-位移曲线，可以提取试样的硬度和弹性模量，而不需要像传统的宏观硬度测量那样测量残余压痕。
纳米压痕实验的一个很大的挑战是，根据经验法则，压进深度不应该超过涂层厚度的10%，以避免对底层基板的影响。 对于1μm薄膜,这对应于压入深度不超过100纳米。 此外，为了避免表面粗糙度对测量的影响，应小于压痕深度的20%。 对于10纳米的粗糙度，压痕的深度应该是50纳米。
纳米压痕和原子力显微镜 (AFM)可以与一个精准的定位移动台耦合在一个单一的系统中， 以便进行全面的(半)自动分析。 第一步，原子力显微镜测量表面粗糙度，以帮助确定压痕深度。 第二步将样品精确定位在纳米压头下，对同一位置进行机械分析。 第三步，这个位置再次移动至AFM下，以描述和理解应力引起的特征，如材料堆积、下沉或压痕周围诱导的裂纹。 如果观察到，这些可能会对硬度和弹性模量的数值产生影响。
使用 AFM 拼接分析大型表面
此应用描述了 Nanosurf Nanite AFM 脚本接口的自动拼接功能结合 Nanosurf 报告专家分析软件。 以LCD 板上的 AFM 测量值为示例,演示如何使用拼接轻松高效地生成大表面区域的高分辨率地形图。
像AFM这样的高分辨率成像技术通常受限于扫描范围。当AFM的高横向分辨率和大扫描范围都需要时，图像拼接就是一个解决方案。 图像拼接通常用于从多个图片创建一个全景场景。 在更高级的实现中，还可以使用该技术将多个AFM测量值合并到一个大图像中。 因此,大型表面区域的AFM成像,例如1毫米×1毫米或100µm×1厘米大小,可以很容易地实现。
Nanosurf Nanite AFM系统能够完全自动地测量和拼接所需的图像。 用户只需指定单个AFM图像大小和要测量的区域大小。 然后AFM负责剩下的工作。 测量完成后，将图像加载到Nanosurf报告专家处理软件中，并拼接成一张图像。 该图像仍然包含所有计量数据，因此可以像任何其他AFM图像一样进行分析，具有所有可用的分析功能，包括高度和距离测量、粗糙度计算、晶粒和粒子分析、截面分析，当然还有3D可视化。
系统参数
| NaniteAFM 扫描头规格 | 110 µm | 70 µm | 25 µm |
|---|---|---|---|
| 最大扫描范围 (XY)(1) | 110µm | 70 µm | 25µm |
| 最大Z-范围(1) | 22µm | 14 µm | 5 µm |
| XY-线性平均误差 | < 0.6% | < 1.2% | < 0.7% |
| Z-测量噪音水平 (RMS, 静态模式) | 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-测量噪音水平 (RMS, 动态模式) | 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) |
| 安装 | 扫描头(86 × 45 × 61 mm)可从3点快速锁定安装板上卸下，安装到 Nanosurf 或客户端的移动台上 | ||
| 微悬臂的对准 | 微悬臂用对准槽自动自对准 | ||
| 自动趋近范围 | 4.5 mm (内部光学焦平面下方 1.5 mm) | ||
| 样品观察 | 双USB 摄像头系统 (顶视和侧视同步观察):顶视:3.1 M像素彩色 CMOS 摄像头4× 光学放大 (+软件数字变焦)最大视场 ≈ 1.75 mm × 1.25 mm最大分辨率 ≈ 2.1 μm数字孔径 ≈ 0.115侧视:1.3 M像素单色 CMOS 摄像头 | ||
| 样品照明 | 白色 LEDs (亮度 0–100%); 用于顶视的轴向照明 | ||
| (1) 110-μm 扫描头的制造公差是 ±10%， 70- and 25-μm 扫描头的制造公差是±15 % (2) 45° 扫描旋转时达最大扫描范围 | |||
| C3000 控制器 — 核心硬件规格 | |
|---|---|
| X/Y/Z-轴扫描和定位控制器 | 3× 24-bit DAC (200 kHz) |
| X/Y/Z-轴位置测量 | 3× 24-bit ADC (200 kHz) |
| 激励和调制输出 | 4× 16-bit DAC (20 MHz) |
| 模拟信号输入带宽 | 0–5 MHz |
| 主输入信号捕获 | 2× 16-bit ADC (20 MHz) 2× 24-bit ADC (200 kHz) |
| 附加用户信号输出 | 3× 24-bit DAC (200 kHz) |
| 附加用户信号输入 | 3× 24-bit ADC (200 kHz) |
| 附加显示器信号输出 | 2× 24-bit ADC (200 kHz) |
| 数字同步 | 2× 数字输出, 2× 数字输入, 2× I2C 总线 |
| FPGA 模块和嵌入式处理器 | ALTERA FPGA, 32-bit NIOS-CPU, 80 MHz, 256 MB 内存, 多任务操作系统 |
| 通讯 | USB 2.0 高速连接于 PC 机和扫描头接口 |
| 系统时钟 | 内部夸脱 (10 MHz) 或 外部时钟 |
| 电源 | 90–240 V AC, 70 W, 50/60Hz |
扫描头尺寸
附加选项和组件
快速锁定安装板
NaniteAFM的燕尾安装板是将 AFM 集成到您的设置中的方便法门。 它配备了快速锁,用于快速组装和可重复安装。
样品台 204
尺寸: 139,1 mm (h) x 204 mm (w) x 204 mm (d)
承载NaniteAFM扫描头的样品台，安装在一个隔离震动装置台上。
隔离振动台 300
使用Nanosurf 隔离振动台达到无振测量
XY 微米移动台
手动移动台，与Nanite样品台配套使用
行程距离: 13 mm
XY 分辨率:<0.5µm< /p>
ATS 2032 电动 XYZ 移动台
ATS 2032电动XYZ移动台是为直径可达8英寸的晶圆片和高度可达60毫米的普通AFM样品上的连续测量而构建的。 它具有在所有方向的精准移动和磁铁以保持金属样品的归位
| 规范 | 参数 |
|---|---|
| 最大行程 XYZ: | 205 mm; 245 mm; 70 mm |
| 行程步长 XYZ | 50–1000 nm |
| 分辨率 XYZ | 0.3 µm |
| 重新定位精度 | σ = 1 µm |
| 绝对精度 | ± 20 µm |
| 最大速度: | 13 mm/s |
| 样品平台尺寸 | 205 × 205 mm |
| 样品尺寸 | 最大. Ø 8" × 60 mm |
| 移动转换台尺寸 | 510 × 500 × 260 mm |
| 移动转换平台重量 | 65 kg |
| 移动转换平台技术 | 压电粘滑电机 |
ATS 204 自动平移台
对于较小的样品和行程范围，Nanosurf 也开发了适合于 NaniteAFM 的 ATS 204 自动平移台。 此紧凑型平移台与 Nanosurf 振动隔离座完全兼容,可以看作是自动批量测量的简单起始配置。 ATS 204 通过方便的 Nanosurf 平台控制单元和 Nanosurf 批测量管理器(集成在Nanosurf 控制软件中)进行控制,便于操作、编程和测量执行。 对于通常耗时和重复性的任务,无需在场或监督。
| 规格 | 参数 |
|---|---|
| 最大行程范围XYZ | 32 mm; 32 mm; 5 mm |
| 额外手动 Z 调节 | 30 mm |
| 行程步长 XYZ | 50–1000 nm |
| 分辨率 XYZ | 0.1 µm |
| 重新定位精度 | σ = 1 µm |
| 绝对精度 | ± 10 µm |
| 最大速度 | 13 mm/s |
| 样品平台尺寸 | 36 × 36 mm |
| 样品重量 | max. 200 g |
| 移动转换平台尺寸 | 204 × 204 × 240 mm |
| 移动转换平台重量 | 5 kg |
| 移动转换平台技术 | 压电粘滑电机 |