Strona Główna
  METODY BADAWCZE
  Kontakt
  Dane teleadresowe
  Wzory dokumentów
 
USŁUGI
  UMCS
  Pracownicy
  Centrum Nanomateriałów Funkcjonalnych
 
MIKROSKOPIA SIŁ ATOMOWYCH





Stanowisko badawcze jest wyposażone w

Mikroskop Sił Atomowych AFM firmy Veeco (USA) NanoScope V

Mikroskop umożliwia obserwację powierzchni ciał stałych w powiększeniu i w trzech wymiarach oraz wizualizację właściwości nanomechanicznych badanych materiałów. Wiarygodnoœć pomiarów zapewnia wprowadzona norma PN-EN ISO/IEC 17025 oraz certyfikowane przez instytut naukowy VNIIMS próbki kalibracyjne.


Zasada działania więcej...



Możliwości mikroskopu
  • odwzorowanie 3D powierzchni w powiększeniu
  • powiększenia od 2000 do 500 000 x
  • pomiar w cieczy
  • pomiar własności nanomechanicznych: adhezji, Modułu Younga, deformacji
  • pomiar własności magnetycznych powierzchni
  • pomiar morfologii powierzchni
  • pomiary w podwyższonych temperaturach


Rodzaje badanych próbek
  • polimery
  • ciała stałe, lite i proszkowe
  • metale
  • monowarstwy
  • materiały biologiczne (bakterie, grzyby, pyłki itp)
  • nanocząstki
  • inne


Główne techniki pomiarowe:
  • ScanAsyst-HR Zaawansowany pomiar powierzchni za pomocą oscylacyjnego ruchu igły. Prędkość pomiaru została znacząco zwiększona przy zachowaniu właściwej rozdzielczości. Technika wymaga zastosowania specjalnych, dedykowanych sond pomiarowych.

  • ScanAsyst Pomiar powierzchni za pomocą oscylacyjnego ruchu próbki. Automatyczna korekta parametrów skanowania w czasie pomiaru. Mniejsze zużycie sond pomarowych

  • PeakForce QNM Pomiar powierzchni za pomocą oscylacyjnego ruchu próbki. Dodatkowe dane o powierzchni takie jak: Moduł Younga, adhezja, deformacja, rozproszenie energii. Stabilizację pomiaru uzyskano stosując technikę ScanAsyst.

  • TappingMode Pomiar powierzchni za pomocą oscylacyjnego ruchu igły przesuwającej się nad próbka. Technika mniej inwazyjna, stosowana do próbek miękkich i delikatnych. Dostępne zdjęcie fazowe obrazujące właściwości powierzchni. Możliwy pomiar w cieczy.

  • ContactMode Pomiar topografii przez kontakt (przesuwanie się) igły po powierzchni próbki. Technika coraz rzadziej stosowana. Możliwy pomiar w cieczy.

  • MFM (Magnetic Force Microscope) Pomiar topografii i właściwości magnetycznych powierzchni próbki.

  • STM (Scanning Tunneling Microscopy) Pomiar powierzchni wykorzystujący prąd tunelowy płynący między próbką a igłą przesuwającą się tuż nad powierzchnią próbki. Stosowana do dużych powiększeń. Stosowana tylko dla próbek przewodzących.

  • EC AFM/STM (Elektrochemical Microscopy AFM/STM) Pomiar powierzchni i jej właściwości w roztworze elektrolitu.


Stosowane sondy pomiarowe:
  • ScanAsyst-AIR-HR (k=0,4N/m; Tip radius: 2-12 nm, f=100-160 kHz) Bruker
  • ScanAsyst-AIR (k=0,4N/m; Tip radius: 2-12 nm, f=50-90 kHz) Bruker
  • ScanAsyst-FLUID+ (k=0,7N/m; Tip radius: 2-12 nm, f=120-180kHz) Bruker
  • RTESPA (k=40N/m; Tip radius: 5-12 nm, f=300 kHz) Bruker
  • TAP150A (k=5N/m; Tip radius: 5-12 nm, f=150 kHz) Bruker
  • TAP525A (k=200N/m; Tip radius: 5-12 nm, f=445-498 kHz) Bruker
  • RFESP (k=3N/m; Tip radius: 5-12 nm, f=59-69 kHz) Bruker
  • NP-1 (k=0,06-0,58N/m; Tip radius: 20 nm, f=18-65 kHz) Bruker
  • NSG30 (k=22-100N/m; Tip radius: 5-12 nm, f=240-440 kHz) NT-MDT
  • MFM01 (k=1,2-6,4N/m; Tip radius: 40 nm, f=47-90 kHz) NT-MDT


Cechy charakterystyczne mikroskopu:
  • zdolność rozdzielcza: 0,1 nm - 10 nm (zależnie od metody pomiaru)
  • maksymalny rozmiar skanowanej powierzchni: 100 µm x 100 µm
  • maksymalna rozdzielczość uzyskanego obrazu: 5120 x 5120 pikseli
  • czułość układu pomiaru odchylenia igły: < 1 Å.
  • rozdzielczość skanera : < 1 Å.

Główne zalety mikroskopu to:
  • uzyskiwanie trójwymiarowych obrazów
  • krótki czas pomiaru
  • proste przygotowanie próbki do pomiaru
  • pomiar pod ciśnieniem atmosferycznym w temperaturze pokojowej lub wyższej (do 250 st. C).
  • analiza powierzchni próbki (chropowatość powierzchni, pomiar ziarnistości, analiza głębokości i wielkości porów
  • atomowe powiększenia dla techniki STM
  • pomiary "in situ"

Wymagania dotyczące przygotowania próbki:
  • maksymalny rozmiar próbki: średnica 15 mm lub pow. 10 x 10 mm
  • maksymalna grubość próbki: 5 mm
  • maksymalna chropowatość badanej powierzchni próbki: 8 µm
  • Nie wolno dotykać (zwłaszcza palcami) powierzchni próbki
  • Więcej informacji znajduje się tutaj..

Analiza obrazów

Obraz uzyskany z mikroskopu to tylko część informacji, jaką uzyskuje się podczas skanowania konkretnej próbki. Wiele możemy się dowiedzieć także podczas trwania samego procesu skanowania. Możemy zaobserwować, czy powierzchnia jest czysta, czy nie zawiera drobinek materiału a zatem czy jest krucha, czy wykazuje dużą adhezję, czy jest twarda lub miękka. Można także ocenić nierównomierność powierzchni oraz obejrzeć próbkę na monitorze mikroskopu pomocniczego. Jest to mikroskop optyczny sprzężony z kamerą. Powiększenie jego wynosi 550 x.

Każda próbkę skanuje się w kilku różnych miejscach tak, aby uzyskać jak najbardziej prawdziwy pogląd na topografię całej powierzchni. W przypadku proszków wybiera się kilka drobinek i na każdej skanuje się fragment jej powierzchni. Ponieważ uzyskane obrazy są trójwymiarowe możemy dokonać analizy sekcyjnej, to znaczy obejrzeć powierzchnie niejako w przekroju. Można wtedy dość dokładnie obliczyć głębokość i średnice porów, odległości miedzy nimi itp.

Przykład analizy zaprezentowany jest tutaj.


Prezentacja graficzna

Otrzymany skan możemy edytować i obrabiać, tak, aby uzyskać pożądany obraz. Istnieje możliwość usuwania ewentualnych zakłóceń, które mogą pojawić się w procesie skanowania. Uzyskany obraz możemy obejrzeć zarówno w postaci dwu jak i trójwymiarowej, czarno-biały i pokolorowany. Prócz tego wybrane obrazy mogą być zapisane w formie plików typu JPEG, TIFF, PNG. Wszystkie obrazy uzyskane w pracowni są archiwizowane i w razie potrzeby zawsze można z nich skorzystać ponownie.





           

   








KONTAKT

mgr inż. Krzysztof Skrzypiec

Wydział Chemii UMCS;
20-031 Lublin;
Plac M. Curie-Skłodowskiej 3
Collegium Chemicum; pok. 22

(81) 537-55-89
krzysztof.skrzypiec@umcs.pl
   
GALERIA AFM

więcej zdjęć...