FusionScope多功能显微镜
FusionScope多功能显微镜
FusionScope多功能显微镜

FusionScope多功能显微镜

——AFM+SEM原位同步联用技术


在多数情况下,为确认不同参数之间的相关性,样品分析通常使用多种技术手段。对于AFM和SEM成像技术而言,这意味着在实际操作中需要对完全相同的区域进行对比分析。2022年10月,美国Quantum Design公司重磅推出FusionScope多功能显微镜,将扫描电镜原子力显微镜技术融合在一台设备上。用户不需要将样品从一台显微镜移动到另一台显微镜,也不必使用两个不同的操作系统来分析样品上的同一位置,而是在同一用户界面内、同一位置进行互补性综合测量。 

FusionScope多功能显微镜提供了带有SEM功能的原子力显微镜的所有优点。它能够实现标准AFM的测量模式,包括接触、动态和FIRE模式(Finite Impulse Response Excitation )。只需单击按钮,即可在亚纳米分辨率下切换AFM和SEM成像模式,并获取所需的数据。通过更换悬臂,AFM可轻松实现高级工作模式:力曲线、导电原子力显微镜(C-AFM)和磁力显微镜(MFM)等

FusionScope同时提供EDS能谱仪选件,可以在扫描电镜中对样品进行元素和化学分析,在纳米及微米尺度上收集更准确的数据。结合已有的AFM/SEM,使测量更加多功能化。

FusionScope多功能显微镜特点

 

简单易用

FusionScope硬件和软件经过精心设计,不仅让初学者快速上手,简单易用,同时还可以定制用户界面,提供用户所需要的所有功能。


更换样品

FusionScope更换样品仅需几分钟,简单快速。


共坐标系统

利用SEM进行实时、快速、精准导航AFM针尖,从而实现AFM对感兴趣区域的精准定位与测量。无需转移样品,原位进行80° AFM与样品台同时旋转。


实时剖面准确展示AFM探针和样品相对位置

FusionScope的特殊功能之一是剖面成像,即在测量时可以实时观察AFM悬臂的尖端。通过这种剖面工作方式,即使是难以到达的样品区域也可以用AFM探针非常精确地接近,从而测量形状复杂的样品。


自感应悬臂

FusionScope中的AFM采用自感应悬臂,无需光学对准即可提供所有悬臂电信号,实现对样品表面进行高质量、低噪音测量。性能优异、简单易用。自感探针可以让电子束大限度地进入悬臂和样品区域,实现AFM和SEM的无缝结合。

自感应悬臂功能也十分丰富,可以提供更多测量功能,如电导率、磁性、表面电位、温度及其他样品特征。自感应悬臂采用聚焦电子束诱导沉积(FEBID)工艺制备,尖端半径小于10 nm,保证了高分辨率导电或磁性成像,并具有出色的机械稳定性。


任务面板

FusionScope任务菜单帮助用户快速识别和执行所需的显微镜操作,并提供简单易用的向导式操作流程,帮助用户减少调整和管理硬件的时间,将更多时间用于收集样品图像和数据分析。

 

用户界面定制

FusionScope提供用户友好型软件界面,以满足用户或实验的需求。软件分为标准模式和高级模式,用户可根据具体需求进行个性化配置。软件支持日志功能和用户注释。


数据处理

每次实验都可以将数据自动存在在一个"experiment"文件中,确保在不同计算机之间方便进行数据转移和离线处理。在数据处理模块中,集成了第三方数据处理软件(例如用于AFM数据处理的Gwyddion软件)。


标准AFM


静态模式(接触模式)

在静态模式或接触模式下,尖端与样品表面连续接触,针尖尖端原子与样品表面原子间存在极微弱的排斥力。当针尖轻轻扫过样品表面时,接触的力量引起悬臂弯曲,进而得到样品的表面图像。

在接触模式下获得的聚合物表面的AFM图像


动态模式

动态模式,也称为间歇性接触或Tapping模式,悬臂在其谐振频率附近振荡。当探针靠近表面时,探针和样品之间的相互作用导致振荡幅度发生变化。当悬臂扫描样品时,调整高度以保持设定的悬臂振荡幅度,进行AFM成像。

左:在动态模式下测量的石墨烯膜的关联SEM和AFM图像;右:单个石墨烯膜的高分辨率AFM形貌图像


FIRE模式

FIRE模式是一种新型的、间歇性接触AFM技术。FIRE模式基于在高于驱动频率、但低于悬臂共振频率的频域中,对悬臂信号进行检测,得到样品刚性与粘附力信息。

利用FIRE模式测量双组分聚合物样品(聚苯乙烯和聚烯烃弹性体)的AFM形貌图像(左)和刚度(右)


C-AFM导电原子力显微镜


标准C-AFM

导电AFM(C-AFM)通过使用尖锐的导电尖端同时测量样品的形貌和导电特性。

左:硅衬底上Au电极结构的SEM图像;中:电极结构的AFM形貌图像;右:电极结构的电导率图


静电力显微镜(EFM)

静电力显微镜(EFM)是一种相位成像技术,通过测量样品衬底电场的成像变化,从而研究表面电位和电荷分布。

BaTiO3陶瓷的SEM图像显示出不同的晶界(左);AFM图像(中);EFM相位图像(+1.5V偏置电压)


磁力显微镜

磁力显微镜(MFM)是一种相位成像模式,通过使用磁性AFM探针来研究磁性材料的性质。


多层Pt/Co/Ta样品的AFM图像(动态模式,左)及相同区域的MFM图像(右)


扫描电子显微镜(SEM)

使用聚焦电子束,FusionScope可以实现样品表面的高分辨率成像。凭借其高灵敏度的SE模式,FusionScope可以在几纳米级别获得形貌信息。

锡球的SEM图像,图像水平场宽度为50 μm(左);高倍率显微照片显示了左图中破碎锡球的表面细节(右)


SEM扫描电镜其他功能包括:

• FusionScope可以从毫米级到纳米级进行扫描,因此易于定位,且具有非常的高分辨率;

• 高度自动化,为用户提供清晰锐利的图像;

• 倾斜度高达80°,轮廓视图显示样品的“侧面”特征;

• 快速分析功能,广泛应用于生物和医学科学、陶瓷、质量控制、失效分析、法医学调查、生命科学和半导体检测等应用领域。

FusionScope多功能显微镜

-- AFM+SEM原位同步联用技术,珠联璧合开启表面表征新纪元!

Quantum Design International

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