环境因素对SPM-9700HT的测试影响

SPM-9700HT是岛津公司目前在售的一款扫描探针显微镜，可以准确表征样品表面纳米级及以下的起伏。本文使用两台SPM-9700HT（不同环境、相同配置及测试条件）对云母表面进行对比测试，研究环境因素对SPM-9700HT测试的影响，结果表明：使用某高校分析测试中心的SPM-9700HT获得的测试结果要优于岛津上海分析中心SPM-9700HT的，即仪器所处环境（振动、噪音及电磁干扰）越好，其测试效果越好，且环境因素对微小区域的测试结果影响更大。希望该结果为岛津SPM用户的表征测试和安装环境提供一定的参考。SSL-CA23-071Excellence in Science Excellence in ScienceSPM-024 环境因素对 SPM-9700HT的测试影响 SPM-024 摘要：扫描探针显微镜 (Scanning Probe Microscopy， SPM)，其 原 理是利用一个细微的探针在样品表面 扫描的同时，检测探针与样品之间相互作用的物理量，从而表征材料表面的形貌、粗糙度、电流电势分布及磁 畴分布等。 SPM 在 一 定测试环境 下 ，可以准确测 量 样品表面纳米级及以下的起伏。本文对放置在不同位置的 具有相同配置的 SPM-9700HT 进行对比测试，证实了环境因素 的 确会对 SPM-9700HT 的 测 试产生一定的影响。 关键词：扫描探针显微镜 环境因素 SPM-9700HT T对比测试 技术特点： 水 SPM-9700HT 配置的高速扫描器，将扫描速度提高5倍以上，极大提高了工作效率 ； *在一定的环境条件下， SPM-9700HT 可获得原子级别的高分辨观察图像。 扫描探针显微镜 (SPM) 是在扫描隧道显微镜的 基础上发展起来的各种新型探针 显 微镜(原子力显微 镜、静电力显微镜、磁力显微镜、扫描离子电导显微 镜、扫描电化学显微镜等)的统称，其利用微小的探 针(悬臂式)对样品表面进行扫描，1以实现高分辨率 观察、检测样品三维形貌以及局部物理性质的测量。岛津 SPM-9700HT配置 了 高灵敏度检测系统，为微 观区域的形貌观察以及物理性质测定提供强有力的支 实验部分 持，为生物、医学、材料、微电子等应用科学的发展 贡 献一份力。 由于 SPM-9700HT 配置了高灵敏度 检 测系统，对环境因素有一定的要求。本文使用放置在不同环境 下具有相同配置的 SPM-9700HT， 在相同 测 试参数下 对云母进行高分辨测试，研究仪器所在的环境因素对 SPM-9700HT 的测试影响，希望该结果为岛津SPM 用户的表征测试和安装环境提供一定的参考。 图1 扫 描探针显微镜 SPM-9700HT(带环境 控 制舱) 1.2分析条件 功能模式： 接触模式 探 针 十： 弹性 常 数 0.57 N/m 扫描范围： 10 nmx10nm、5nmx5nm 像 素 ：： 256×256 扫描环境 大气环境 图2 样品图片 1.4测试过程 用双面胶将裁剪好的云母片固定在圆铁片，然后先后使用岛津上海分析中心和某高校分析测试中心的 SPM-9700HT (相 同 配置及 测 试参数)进行测试。 1.5测试环境 岛津上海分析中心的 SPM-9700HT 位于建筑物一层， 下方为地下车库，所在房间有众多仪器 号 (振动源))，所在楼栋旁有两车道马路，车流量较大。 某高校分析中心的SPM-9700HT位于二楼(楼栋依斜坡而建，也可视为一楼)，整个大房间内用玻璃隔断分隔，当前只有 一 台 SPM仪器，所在楼栋位于校园内，车流量非常小。 ■结果与讨论 2.1 10 nmx10nm 范围的数据对比 依次使用岛津上海分析中心和某高校分析测试中心的 SPM-9700HT 的接触模式对云母进行测试，分别获取 了 10 nmx 10 nm的云母样品表面高分辨图像(图3)。从两个形貌图中均可以看到样品表面存在 一 定的周期结构，但从右图可以看到规则 排 列的独立的点状周期结构，由此可说明使用某高校分析测试中心的SPM-9700HT 可以 获得相对清晰的云母晶格结构。 图3 获取的 10 nmx10 nm 的云 母 表面高分辨图像 岛 津上海分析中心 SPM-9700H T (左)，某 高 校分析测试中心SPM-9700HT(右 ) 2.25nmx5nm 范围的数据对比 在两台 SPM-9700HT 上继续缩小扫描范围，分别获取了5 nm x 5 nm 的样品表面高分辨图像(图4)。从 图 中 可以很明显的看出这两个数据的差异性，其 中 左图很难看出云母的六方蜂巢状晶格结构，只能 看 到垂直方 向上的周期结构，整体噪音较大；而右图可以观察到 规 则 的 六方蜂巢状的周期结构，即云母的晶格结构，整体 噪音相对较小。另 外，由于所用的两台仪器为同一型号、相 同仪器配置及测试参数，对比它们所处的环境，可 以得出：仪器所处环境 (振动、噪音及电磁干扰)越好，其测试效果越好。 对比图3和图4，我们可以发现：随 着 测 试范围的缩小，所得的测试数 据 差异越大，说明环境因素对微小区 域的测试结果影响更大。 0.09 [nm] 0.00 2.00 n m 5.00x 5.00 nm 图4 获取的5nmx5 nm 的样品表面高分辨图像 岛津上海分析中心SPM-9700HT (左)，某高校分析 测试 中心 SPM-9700HT(右) ■结论 SPM-9700HT 是岛津公司目前在 售 的一款扫描探针显微镜 ，可以准确表征样品表面纳米级及以下的起伏。本文使用两台 SPM-9700HT(不同环境、相同配置及测试条件)对云 母 表面进行对比测试，研究环境因素对 SPM-9700HT 测 试的影响，结果表明：使用某高校分析测试中心的 SPM-9700HT 获得的测试结果要优于岛津上 海分析中心 SPM-9700HT 的 ，即仪器所处环境 (振动、噪音及电磁干扰)越好，其测试效果越好，且 环境因素 对微小区域的测试结果影响更大。希望该结果为岛津 SPM 用户的表征测试和安装环境提供一定的参考。 岛津应用云