布魯克BRUKER 原子力顯微鏡/AFM

Dimension FastScan

       布魯克 Dimension FastScan?是一款經過專門設計的原子力顯微鏡 （AFM）系統，能夠在不降低分辨率、不失去力控制、不增加設備復雜性，不帶來繁瑣操作的前提下，實現對樣品的快速掃描，并獲取到高性能 AFM 所提供的高分辨率圖像。無論您是以 >125Hz 的速度掃描樣品表面，或是在大氣或流體中以每秒 1 張的速率采集AFM圖像，都能通過FastScan得到優異的高分辨圖像。Dimension FastScan這一變革性技術重新定義了 AFM 設備的使用體驗。

更高效率

·      在空氣或液體中成像速度是原來速度的約100倍，自動激光調節和檢測器調節,智能進針,大大縮短了實驗時間。

·      自動測量軟件和高速掃描系統結合，大幅提高了實驗數據的可信度和可重復性。

更高分辨率

·      FastScan精確的力控制模式提高圖像分辨率的同時，延長了探針的使用壽命。

·      掃描速度20Hz時仍能獲得高質量的TappingMode? 圖像,掃描速度6Hz仍能獲得高質量的 ScanAsyst 圖像。

·      低噪音,溫度補償傳感器展現出亞埃級的噪音水平。

在各類樣品上均有優異表現

·      閉環控制的lcon和Fastscan掃描管大大降低了Z方向噪音，使他們Z方向的噪音水平分別低于30pm和40pm,具有低熱漂移率，可得到高分辨的真實圖像。

·      Fast Scan可以對不同樣品進行測量,保證高度從埃級到100多納米的樣品高精度無失真掃描。

AFM掃描速度的新定義

       Dimension FastScan是一臺將掃描速度、分辨率、精確度和噪音控制成功結合的AFM,真正實現了快速掃描原子力顯微鏡的商業化應用。

       Bruker的工程師致力于 AFM 技術的改造和完善，包括采用低熱漂移的針尖掃描AFM技術（提高了系統的固有振動頻率），應用新的 NanoScope 控制器（為機器提供了更高的帶寬），采用了低噪音的機械和電子的主要部件，開發了小懸臂的生產工藝等創新研發技術，實現了AFM掃描速度的大幅度提升，

高速、高分辨率原子力顯微鏡

       Dimension FastScan 是高速型的針尖掃描原子力顯微鏡系統，能在各種尺寸的樣品上實現高達每秒一幀的掃描速率，而不犧牲分辨率或任何儀器性能。

       結合峰值力?輕敲模式，Dimension FastScan 使用線性控制回路實現了實時的力測量，從而在各種剛度的樣品表面上，無論是堅硬平滑的晶體表面還是柔軟粗糙的聚合物表面上，都能獲得高分辨的形貌及力學性能。

點缺陷分辨率的方解石的剛度圖像。圖像尺寸為15 nm（面板 1）。亞分子分辨率級別的iPMMA 薄膜的粘附力分布圖像。 圖像大小為100 nm（面板 2）。

樣品由馬丁-盧瑟-哈勒-維滕貝格大學的瑟恩-阿爾布雷希特教授提供。

卓越的生產力

       Dimension FastScan 的每個方面（包括開放的大樣品臺設計和預先優化的軟件設置）都經過專門設計，加上設備軟件的直觀工作流程，使其操作比以往的AFM設備更加簡便，即使是初學者來操作，也能快遞獲取到專業級的圖像。

       Dimension FastScan為操作者提供了全新的AFM使用體驗，包括快速找尋樣品、快速進針、快速掃描、低噪音、更低的漂移速率（低至200 pm每分鐘）、擴展性更強的直觀用戶界面、 Dimension系列的大樣品臺等，確保設備無須經過繁復的調整和優化，也能更快地獲得高質量的結果和可供發表的數據。

用AFM拓展您的應用 - 應用案例

1.    樣品檢測

       樣品檢測是通過常見的實驗方式去探索未知的樣本以了解樣品的組成、功能和力學性能等。

       下圖是利用FastScan對某一樣品進行測量所得到的 AFM 圖像,它是從掃描范圍為 20um 的掃描圖片中截取 1/10 大小區域的圖像進行放大。該圖像的掃描速度為 8分鐘,從圖中可以看出該圖像仍然具有非常高的分辨率。

2.    樣品篩選

       無論是材料生產中進行失效分析或納米級的質量控制，產品質量控制過程中產品信息的及時反饋是必不可少的，通過利用 AFM 系統能夠獲取大量樣品信息，對樣品進行常規或高精準度篩選。

       在獲取藥物配方的過程中，需要大量的數據對其中的非晶藥物成分進行篩選，這也將會成為 FastScan 的一個新用途。

3.    動態應用范例

       另一種常見的應用是觀察一個納米級物體在外部條件變化或受刺激的情況下，隨著時間產生變化的過程。無論是在空氣中還是在液體中,對納米尺度的動態變化觀察都是頗具研究價值的。Dimension FastScan為這種實驗提供了十分便利的條件。

更多應用

1、 材料成像

       FastScan 在使用ICON 的掃描器的情況下支持 Bruker的專利PeakForce ONMT成像模式，在使用快速掃描掃描器的情況下也可進行納米力學成像。使用FastScan技術,大大減少了研究者獲得高分辨率形貌和納米力學圖譜的時間。

在整個晶圓上獲得埃級(~0.1 nm)粗糙度。能在2 小時內進行 96 次測量

2、 電學表征

      使用布魯克專有的峰值力輕敲模式在納米尺度上表征樣品的電學性質，實現更好的靈敏度、分辨率和動態范圍。PeakForce TUNA 和 PeakForce SSRM 提供獨特的納米電學表征能力，還能同時獲得納米電學性質信息。

垂直站立碳納米管的電流分布成像。只有使用PeakForce TUNA模式才可能獲得該樣品的導電性分布。

3、 納米操縱

       可實現在納米和分子級別的納米操縱和刻蝕FastScan的 XYZ 閉環掃描器解決了掃描管的蠕變效應大大提高了操縱的精確度。同時低噪音精密探針的準確定位,適用于各種納米操作系統。

4、 加熱和冷卻

       在以各種AFM模式掃描的同時可實現-35°C到250℃的溫度的精確控制和熱分析。另外還可使用熱探針對低于100nm 的局部加熱到 500°C

應用實例

1、聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯混合物樣品的損耗模量分布圖的三維呈現。藍色區域模量更高，紅色區域模量更低，分別對應于聚苯乙烯基質和聚甲基丙烯酸甲酯嵌入物。損耗模量分布圖使用布魯克專利的快速力陣列模式采集，掃描范圍為5微米，分辨率為256x256，振動頻率約為590 kHz。

2、使用PeakForce QNM 模式采集的在六方氮化硼上的石墨烯模量分布圖像，揭示了與高度局部應變緩解對齊后向相應晶格的過渡。參考Nature Physics 10,451-456(2014)。

3、聚甲基丙烯酸甲酯(青色)基質中的間規聚丙烯(紫羅蘭色)區域。三維形貌圖中的色標表示模量，能清晰地揭示出間規聚丙烯在基質中的滲透。圖像尺寸為 8μm。

4、使用峰值力輕敲模式獲得的方解石和云母表面的原子尺度下的形貌圖像(右)和相應力曲線(左)。

5、高定向裂解石墨表面的C36H74烷自組裝結構。

6、使用Dimension FastScan在石墨烯上獲得高分辨形貌、粘附力、模量和形變量分布。