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  • Park
    XE15
    AFM Technology
 

The most convenient sample measurements with MultiSample™ scan

Park XE15 MultiSample™ scan system

  • 一次性自动多样品成像
  • 特别设计的多样品卡盘,可装载多达16个样品
  • 全机动XY轴样品台,行程范围达150 mm x 150 mm

借助电动样品台,MultiSample™扫描模式能够允许用户自行编程,借助自动化步进扫描,实现多区域成像。

流程如下:
1.记录用户定义的多个扫描位置
2.在第一个扫描位置成像
3.提升悬臂
4.将电动样品台移至下一个用户定义坐标
5.探针接近
6.重复扫描

记录多个扫描位置十分简单,您可以输入样品-样品台坐标或使用两个参考点校正样品位置。该自动化功能大大减少您在扫描过程中需要的工作,极大提高了生产力。

xe15 afm sys
 

Accurate XY Scan by Crosstalk Elimination

Park Systems的先进串扰消除(XE)扫描系统能够有效解决上述问题。我们使用了二维柔性平台专门扫描样品的XY轴位置,并通过压电叠堆传动装置专门扫描探针悬臂的Z轴位置。用于XY轴扫描的柔性平台采用了固体铝材,其具有超高的正交性和出色的平面外运动轨迹。柔性平台可在XY轴扫描大型样品(1 kg左右),频率最高达100 Hz左右。由于XY轴的带宽要求远低于Z轴的带宽要求,因此该扫描速度已然足够。用于Z轴扫描的压电叠堆传动装置具有大的推拉力和高共振频率(约10 kHz)。

 

XE scan system

XE-systems
  • 适用于样品和探针尖端的独立XY轴和Z轴柔性扫描器

XY flexure scanner

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  • 平直正交的XY轴扫描,残余弯曲低
 

XE-Peformence

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图9. (a)表示 Park Systems XE系统的背景曲率为零,(b)是传统的原子力显微镜系统的管式扫描器的典型背景曲率, (c)展示了这些背景曲率的横截面。

图9展示了XE系统(a)和传统原子力显微镜(b)扫描硅片时,未处理的成像图。由于硅片属于原子级光滑材料,因此图像中的弯曲大多数是扫描器所引起的。图9(c)展示了图9中(a)(b)图像的横截面。由于管式扫描器本身带有背景曲率,因此当X轴的位置移动15 μm时,平面外移动最大可达80 nm。而在相同的扫描范围内,XE扫描系统的平面外移动则不超过1 nm。XE扫描系统的另一大优势是Z轴伺服回应。图10是XE扫描系统在无接触模式下拍下的一个多孔聚合物球体(二乙烯苯)的图像,其直径大约为5 µm。由于XE扫描系统的Z轴伺服回应极其精准,探针可以精确地沿着聚合物球体上的大曲率以及小孔平面结构移动,而不会压碎或粘连在其表面上。图11是Z轴伺服回应在平坦背景上高性能的表现。

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Figure 10. Figure 11.
 

Better tip life, sample preservation, and accuracy with True Non-Contact™ Mode

在True Non-Contact™模式中,探针尖端与样品的距离在相互原子力的控制下,被成功地控制在几纳米之间。探针尖端振动幅度下,大大减少了探针与样品的接触,从而完好地保护了探针和样品。

True Non-Contact™ Mode

non-contact
  • 探针磨损更低=高分辨率扫描更长久
  • 无损式探针-样品接触=样品变化程度最小
  • 避免参数依赖

Tapping Imaging

tapping-imaging
  • 探针磨损更快=扫描图像模糊
  • 破坏性探针-样品接触=样品受损变化
  • 高参数依赖性

Longer Tip Life and Less Sample Damage

原子力显微镜探针的尖端十分脆弱,这使得它在接触样品后会快速变钝,从而限制原子力显微镜的分辨率和图像的质量。对于材质较软的样品,探针会破坏样品,导致其高度测量不准确。相应地,探针保持完整性意味着显微镜可以持续提供高分辨率的精确数据。XE系列原子力显微镜的真正非接触模式能够极大程度保护探针,从而延长其寿命,并减少对于样品的破坏。下图中以1:1的长宽比展示了XE系列原子力显微镜扫描浅沟道隔离样品的未处理图像,该样品的深度由扫描电子显微镜(SEM)确定。在成像20次之后,探针几乎有没任何磨损。xe-afm
 

Park XE15 features

2D Flexure-Guided Scanner with 100 µm x 100 µm Scan Range

2D-Flexure-Guided-ScannerXY轴扫描器含有对称的二维柔性和高强度压电叠堆,可在保持平面外运动最少的情况下,实现高正交运动以及纳米级样品扫描下的高响应度。

Flexure-Guided High Force Z Scanner

凭借着高强度压电叠堆和柔性结构,其可以允许扫描器以更高的速度纵向移动,这是传统原子力显微镜中扫描器所无法做到的。最大Z轴扫描范围可从标准的12 µm增至40µm(选购远距离Z轴扫描器)。

Slide-to-Connect SLD Head
sld-head

燕尾式轨道设计,轻松更换原子力显微镜镜头。借助超辐射发光二极管(SLD)的低相干性,显微镜可精确成像高度反光表面和精密测量pico-Newton力对距离光谱。此外,超辐射发光二极管的波长也解决了干扰问题,让用户可随意在可见光谱实验中使用原子力显微镜。

Multi-sample Chuck
xe15 afm multisample chuck

特别设计的多样品卡盘,可装载多达16个样品,可由MultiSample自动扫描模式按序扫描。借助独特的镜头设计,用户可从侧面轻易操作样品和探针。

Motorized XY Sample Stage with Optional Encoders
encoders

在一体式电动XY轴样品台的精确控制下,样品的测量定位变得简单。XY轴样品台的形成范围可设定为150 mm x 150 mm或200 mm x 200 mm。加装编码器后,样品台可实现更高的重复定位精度。在配备编码器后,XY轴样品台的行程精度低至1 µm且重复定位精度低至2 µm,而Z轴样品台的行程精度和重复定位精度分别为0.1 μm和1 μm。

High Resolution Digital CCD Camera with Digital Zoom
直视同轴高分辨率数字CCD镜头带有数码变焦功能,即便在移动过程中,也能带来更高的清晰度,更高的分辨率。
focus-stage

Z轴样品台和聚焦样品台与悬臂连接,得以操控样品表面,且同时能够保证用户有着清晰的视野。此外,得益于聚焦样品台为电动且可软件控制,因此精密度可适用于透明样品和液体单元应用。

Park XE Control Electronics with DSP Board in Controller
1 1 Controller

原子力显微镜的纳米级信号是由高性能的Park XE电子控制器所控制和处理的。凭借着低噪声设计和高速处理单元,Park XE电子控制器成功实现了True Non-Contact™模式,这是纳米级成像和精确电压电流测量的绝佳选择。

•  高性能处理单元,频率达600 MHz,处理速度高达4800 MIPS
•  低噪声设计,带来精确的电流电压测量
•  全能系统,融合各种扫描探针显微镜技术
•  外部信号获取模块,获取原子力显微镜输入/输出信号
•  最大16幅数字图像
•  最大分辨率:4096 × 4096
•  16位ADC/DAC,频率为500 kHz
•  隔离通过TCP/IP连接的电脑电噪声

 

Park XE15 - Technical info | Park Atomic Force Microscope