Microscopio a forza atomica da banco (AFM)
Microscopio a forza atomica da banco (AFM) - ToronAFM™ 600
Il microscopio a forza atomica da banco ToronAFM™ 600 offre immagini di superficie su scala nanometrica direttamente da un normale banco di laboratorio. Il sistema è in grado di risolvere dettagli laterali fino a 1 nm e dettagli verticali fino a 0.1 nm, producendo topografia quantitativa senza la necessità di una sala strumentale dedicata. Scienziati dei materiali, ingegneri dei semiconduttori, chimici dei polimeri e team di scienze biologiche lo utilizzano per mappare la rugosità, la struttura dei grani e l'uniformità dei film sottili. L'elettronica di controllo, un computer all-in-one da 21 pollici e il software di elaborazione delle immagini sono forniti in un unico pacchetto plug-and-play.
Tre modalità di acquisizione immagini standard coprono la maggior parte dei tipi di campione: contatto, senza contatto e a sfioramento. La modalità a contatto è adatta a superfici dure e piane, mentre la modalità a sfioramento protegge polimeri morbidi e campioni biologici che verrebbero danneggiati da una punta trascinata. Kit funzionali opzionali aggiungono la caratterizzazione magnetica, elettrica e meccanica, in modo che uno strumento da banco possa essere utilizzato da diversi gruppi di ricerca. Il tavolino motorizzato si sposta di 15 mm su ciascun asse con passi di 40 nm, consentendo agli operatori di raggiungere qualsiasi punto su un campione di 20 mm tramite controllo software.
I tempi di configurazione sono ridotti al minimo grazie alla connessione del ToronAFM™ 600 a qualsiasi computer Windows tramite un singolo cavo LAN. Un microscopio ottico con visione dall'alto, dotato di immagini a colori da 8 megapixel e zoom da 60X a 600X, consente all'operatore di selezionare il punto di scansione prima che la sonda entri in contatto con la superficie. Un sistema automatico di avvicinamento rapido porta quindi il cantilever in superficie senza necessità di regolazioni manuali o rischio di danneggiare la punta. I laboratori ottengono immagini utilizzabili in pochi minuti, preservando lo spazio sul banco di lavoro che altrimenti verrebbe occupato da una piattaforma a pavimento.
Microscopio a forza atomica da banco (AFM) - Applicazioni del ToronAFM™ 600
Il ToronAFM™ 600 supporta la caratterizzazione delle superfici ovunque le caratteristiche al di sotto del limite di diffrazione ottica determinino le prestazioni. Le sue dimensioni compatte e i tempi di configurazione ridotti lo rendono ideale per laboratori condivisi che lavorano con campioni di diverso tipo su più progetti.
- Semiconduttori e circuiti integrati: misura l'altezza dei gradini, la rugosità dei bordi delle linee e la qualità della superficie del wafer durante lo sviluppo del processo e l'analisi dei guasti
- Celle solari e fotovoltaicomappa la struttura, i bordi dei grani e la conduttività locale attraverso gli strati assorbenti e gli elettrodi trasparenti
- Ingegneria delle superfici e scienza dei materiali: quantifica la rugosità, le tracce di usura e la morfologia dei grani su superfici metalliche trattate e non trattate
- Ceramica e rivestimentiVerifica l'uniformità del rivestimento, la porosità e la struttura superficiale correlata all'adesione su film sottili e spessi.
- Polimeri e prodotti chimici: risolve la separazione di fase, la cristallinità e la morfologia della miscela utilizzando l'imaging di fase su campioni morbidi
- Caratterizzazione meccanica ed elettrica su scala nanometrica: acquisisce curve di forza, mappe di rigidità e dati di corrente locali con kit funzionali opzionali
- Ricerca biotecnologica: consente di visualizzare filamenti di DNA, proteine, membrane cellulari e particelle virali nell'aria con una preparazione minima del campione.
- Patologia e scienze mediche: esamina le strutture tissutali, gli aggregati proteici e i vettori per la somministrazione di farmaci su scala nanometrica
- Sviluppo di prodotti farmaceutici e vaccini: caratterizza la dimensione delle particelle, la morfologia della superficie e il comportamento di aggregazione nelle formulazioni
- Laboratori di insegnamento e ricerca accademica: offre agli studenti un'esperienza pratica con la sonda di scansione su uno strumento sufficientemente piccolo per un laboratorio didattico condiviso
Microscopio a forza atomica da banco (AFM) - ToronAFM™ 600 - Caratteristiche principali
Il ToronAFM™ 600 combina una testina di scansione riprogettata, un'elettronica di controllo a 24 bit e un'interfaccia a cavo singolo per ridurre al minimo i tempi tra il caricamento del campione e l'immagine finale.
- Risoluzione di 1 nm XY e 0.1 nm Z: risolve le caratteristiche superficiali ben al di sotto del limite ottico per lavori quantitativi sulla rugosità e sull'altezza dei gradini
- Approccio rapido automatico: impegna il cantilever sulla superficie del campione da qualsiasi distanza iniziale senza intervento dell'operatore, riducendo i tempi di configurazione e proteggendo la punta
- Fissaggio della punta semplificato: un supporto a leva a molla e una penna a vuoto consentono agli operatori di posizionare rapidamente una sonda con un basso rischio di rottura
- Modello di allineamento chip: posiziona il chip a sbalzo in modo ripetibile in modo che l'allineamento laser si mantenga tra i cambi di sonda
- Peso della testa ridotto: la testina di scansione più leggera facilita la manipolazione e la regolazione del micrometro durante le operazioni di routine
- Percorso ottico laser regolabile: gli operatori regolano l'allineamento ottico spostando il percorso del fascio anziché riposizionando il rivelatore
- Microscopio ottico a visione dall'alto da 8 megapixel: Zoom a colori da 60X a 600X con illuminazione integrata dimmerabile mostra il sito di scansione prima che la sonda entri in funzione
- Connessione tramite singolo cavo LAN: un singolo cavo di rete trasporta tutto il traffico dati e di controllo a 100 MB/sec, eliminando il solito fascio di cavi dal banco di lavoro
- Operazioni di rete remote: qualsiasi workstation sulla rete può eseguire lo strumento e uno specialista tecnico può unirsi alla stessa sessione per la risoluzione dei problemi
- Conversione dati a 24 bit: quattro canali ADC e quattro canali DAC a 24 bit preservano i dettagli del segnale su tutta la gamma di scansione
- Piattaforma di elaborazione del segnale Zynq: gestisce il feedback e l'acquisizione in tempo reale per un'imaging stabile ad alta velocità
- Oscilloscopio a segnali integrati: visualizza in tempo reale ogni segnale di sistema in modo che gli operatori possano diagnosticare la qualità della scansione mentre l'immagine si forma
- Ri-scansione con zoom delle immagini acquisite: selezionare una regione su una scansione completata e acquisirla nuovamente a una densità di pixel maggiore senza ricaricare il campione
- Salvataggio automatico della galleria di immaginiLe scansioni acquisite vengono memorizzate in una libreria organizzata, riducendo la possibilità di perdita dei dati.
- Software di analisi indipendente: un pacchetto di elaborazione separato gestisce l'appiattimento, la misurazione e la presentazione, ed esporta i dati dell'immagine in diversi formati
- Controllo della distorsione del campione: applica una tensione da -10 V a +10 V al campione per le operazioni di caratterizzazione elettrica
- Tre modalità standard: test a contatto, senza contatto e a percussione inclusi in ogni unità, adatti a campioni duri, morbidi e delicati
- Kit modulari funzionali: aggiungere tecniche magnetiche, elettriche, meccaniche e di litografia alla stessa piattaforma man mano che crescono le esigenze di ricerca
- Ingombro ridotto: 300 x 400 x 300 mm: si adatta a un banco condiviso con un peso di 20 kg, quindi non è necessaria una stanza dedicata per gli strumenti.
- Compatibilità di Windows su diversi hardware: funziona su computer desktop, portatili e all-in-one e viene fornito con un computer all-in-one dedicato da 21 pollici
Teoria e metodo
La microscopia a forza atomica mappa una superficie misurando la forza esercitata tra una punta affilata e il campione, anziché focalizzando luce o elettroni. La punta si trova all'estremità libera di una leva flessibile spessa solo pochi micrometri. Quando la punta si avvicina alla superficie, l'attrazione di van der Waals, le forze elettrostatiche e la repulsione a corto raggio flettono la leva di una frazione di nanometro. Questa deflessione trasporta il segnale topografico.
Un diodo laser a 670 nm riflette la luce dalla parte posteriore del cantilever su un fotodiodo a quattro segmenti. La flessione sposta il punto riflesso attraverso i segmenti del rivelatore e la differenza tra le correnti dei segmenti è proporzionale alla deflessione. Il controller confronta questo segnale con un valore di riferimento e aziona lo scanner piezoelettrico Z verso l'alto o verso il basso per mantenere costante la forza. La registrazione della tensione Z in ogni posizione XY crea la mappa di altezza. L'amplificazione a leva ottica trasforma la flessione sub-nanometrica in un segnale misurabile.
La modalità a contatto mantiene la punta a contatto con la superficie e ne traccia direttamente la deflessione, consentendo scansioni rapide su campioni rigidi. Le modalità a contatto intermittente e senza contatto portano il cantilever in prossimità della risonanza tramite un meccanismo di oscillazione e tracciano le variazioni di ampiezza o fase dell'oscillazione. Poiché la punta tocca la superficie solo brevemente o non la tocca affatto, i campioni biologici e polimerici morbidi rimangono intatti durante l'imaging. Le tecniche in modalità di sollevamento, come MFM e KPFM, eseguono un secondo passaggio al di sopra della topografia registrata, separando i segnali magnetici o elettrostatici dalla forma della superficie.
Microscopio a forza atomica da banco (AFM) - Specifiche tecniche del ToronAFM™ 600
| Parametro | Specificazione |
|---|---|
| Scanner | |
| Intervallo di scansione XY | Da 20 µm a 70 µm massimo |
| Risoluzione XY | 1 nm |
| Gamma di movimento Z | 4 µm massimo |
| Risoluzione Z | 0.1 nm |
| Stage | |
| Tipo di fase XY | Motorizzato, controllato da software |
| Gamma di corsa XY | 15 mm |
| Passo di movimento XY | 40 nm |
| Gamma di viaggi Z | 15 mm |
| Passo di movimento Z | 40 nm |
| Cantilever Enforce | Automatico (Avvicinamento rapido automatico) |
| Supporto campione | |
| Diametro massimo del campione | 20 mm |
| Spessore massimo del campione | 10 mm |
| Portacampione | Portacampioni magnetico leggero incluso |
| Intervallo di tensione di polarizzazione del campione | da -10 V a +10 V |
| Testa di scansione | |
| Adattamento | micrometro ad alta precisione |
| Lunghezza d'onda del laser | 670 nm |
| Potenza massima del diodo laser | 5 mW |
| fotorilevatore | fotodiodo quadruplo di alta qualità |
| Eccitazione | Meccanismo di dithering |
| Percorso ottico | Design ottimizzato |
| Titolare della punta | Meccanismo a leva a molla |
| Microscopio ottico con vista dall'alto | |
| Risoluzione fotocamera | 8 megapixel, a colori |
| Zoom ottico | 60X a 600X |
| Illuminazione | Integrato, con regolatore di luminosità |
| Elettronica | |
| Scatola di controllo | Collega e usa |
| Canali ADC | 4 canali, 24 bit |
| Canale DAC | 4 canali, 24 bit |
| Signal Processing | Processore Zynq da 40 MHz |
| Trasferimento dati | 100 MB/sec tramite LAN |
| Software | |
| Acquisizione Dati | In tempo reale, 100 MB/sec, compatibile con Microsoft Windows. |
| Vista ottica | Finestre integrate per la visione del campione e del cantilever. |
| Monitoraggio del segnale | Oscilloscopio ad alta frequenza su tutti i segnali di sistema. |
| Memorizzazione delle immagini | Salvataggio automatico nella galleria del software |
| Scansione zoom | Riscansione di un'area selezionata sulle immagini acquisite |
| Approccio | Avvicinamento rapido e automatico della sonda alla superficie del campione. |
| Image Processing | Software indipendente per l'elaborazione, l'analisi e la presentazione. |
| Esportazione dei dati | Diversi formati di esportazione dei dati immagine |
| Sistema operativo | Compatibile con tutte le versioni di Microsoft Windows |
| Modalità di acquisizione immagini (standard) | Contatto, Non contatto, Picchiettare |
| Computer All-in-One dedicato | |
| Display | 21 pollici, 1920 x 1080 |
| Processore | Ultima generazione |
| Memorie | 8 GB di RAM |
| Unità AFM | |
| Installazione | Collega e usa |
| Dimensioni (L x P x A) | 300 x 400 x 300 mm |
| Peso netto | 20 kg |
Accessori in dotazione
| Articolo | Descrizione |
|---|---|
| Kit di montaggio del campione | Componenti hardware per fissare i campioni al palco |
| Substrato campione | Substrato per la preparazione e il montaggio dei campioni |
| Cantilever | Vari tipi di sonde per le modalità di imaging standard |
| Pinzette e scatola magnetica | Strumenti di movimentazione e stoccaggio per sonde e supporti magnetici |
Aggiornamenti opzionali
| Articolo | Descrizione |
|---|---|
| Scanner XY esteso | Personalizza l'intervallo di scansione XY a 100 µm |
| Kit per la sostituzione delle punte | Strumenti per uno scambio più rapido delle sonde |
| Penna aspirante | Strumento di prelievo e posizionamento per la gestione di punte a basso rischio |
Kit funzionali
| kit di compleanno | Tecniche incluse |
|---|---|
| Kit di modalità dinamiche | Microscopia a forza magnetica (MFM), microscopia a forza elettrica (EFM), imaging di fase |
| Kit modalità di contatto | Microscopia a forza laterale (LFM), spettroscopia di forza, nanolitografia meccanica |
| Kit di ricerca avanzato | Nanolitografia chimica, microscopia a modulazione di forza (FMM), AFM conduttiva (C-AFM), microscopia a forza con sonda Kelvin (KPFM), microscopia a forza piezoelettrica (PFM) |
Configurazioni personalizzate e modifiche specifiche per determinate applicazioni sono disponibili su richiesta.