扫描卡尔文探针测试系统

前言：扫描探针显微镜它包括扫描隧道显微镜、原子力显微镜、扫描近场光学显微镜、静电力显微镜、磁力显微镜等20多个品种的庞大显微镜家族。这类显微镜的问世不仅仅是显微技术的长足发展，而且标志着一个科技新纪元——纳米科技时代的开始。这类显微镜自问世以来，在物理学、化学、医学、生物学、微电子学与材料科学等领域获得了极为广泛的应用，并一直是国内外科技人员研究的热点。作为仪器使用技术人员，虽不能开发出更出色的仪器，但是如何充分利用它，如何让它发挥到极至得到理想的结果，是我们仪器使用者应该探索的。实验室不容忽视的温湿度变化，对扫描探针显微镜测试结果影响有多大呢？本文研究了扫描探针显微镜，在四种不同湿度环境下（实验室温度调节受限这里不做研究）测试三种不同材料表面形貌，并对测试结果进行对比，得出仪器最佳使用湿度环境。 一、仪器介绍http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/01/201701191701_669577_2224533_3.jpg 图A图A为布鲁克公司型号为Nano man VS 扫描探针显微镜http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2016082509141228_01_2224533_3.jpg 图B图B为海瑞弗公司的精密空调机（有快速除湿功能） 二、测试过程及分析选择一个阴雨天气，首先关闭精密空调机除湿功能，等待室内湿度加大，湿度显示90%时，对实验材料表面扫描成像（不需要抬起探针保持扫描状态）开启除湿机，湿度显示80%时保存一张形貌图，等湿度降到70%、60%分别保存一张形貌图。如此，重复以上操作步骤，分别对普通载玻片、普通硅片、非晶材料三种不同材料表面测试，得到如下图结果。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2016082509174389_01_2224533_3.jpg http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2016082509175648_01_2224533_3.jpg 上图随机选取普通载玻片某个区域，在湿度90%时，图1.1a、b区域，出现非常明显的干扰条纹，这种条纹的出现，一般是由于测试表面比较湿或者样品在微动引起的。这里很明显是因为空气湿度过大，在载玻片表面已经形成了水珠，对扫描过程干扰过强导致扫描失败。再看图1.2，这时候湿度降到80%，强烈的干扰条纹基本消失，但是图片上颗粒状不明显，棱角模糊，这是因为样品表面还残留着一层水膜，有的区域探针无法穿透水膜扫描到真实的样品表面，所以扫描出来的图像在感官上有一种朦胧的感觉。再看图1.3湿度降到70%，图像上的颗粒明显，棱角清晰，这说明残留水膜基本消失。图1.4湿度降至60%的时候已经达到理想效果。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2016082509192148_01_0_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2016082509193007_01_2224533_3.jpg上图非晶材料做完纳米压痕实验后残留的一个压痕印迹，图2.1湿度90%时虽然没有出现强烈干扰条纹，但是a、b区域有着很厚的水膜，显然扫不出清晰的图片。图2.2湿度80%，可见上半部小部分处于模糊状态，水膜未彻底消失，当湿度降至70%[color=windowtex

扫描探针显微镜废针的改造再利用及分辨率的提高前言：扫描探针显微镜（SPM）一般操作模式有轻敲模式，接触模式，非接触模式等。我们实验室一般采用接触和轻敲模式，由于这两种模式都会与样品有接触，这就不可避免的给探针尖端造成磨损使其变钝，由于针尖较粗，探针的侧面将先于针尖与样品发生接触，从而引起所成图像的失真，将导致扫描出来的图片有严重的“加宽效应”影响图像准确度，造成探针严重浪费增加检测成本。本人在一次做纳米颗粒搬迁实验的过程中，本来是想用探针去移动一个细小颗粒a，结果颗粒粘附到针尖上了，之后扫描出来的粉末颗粒尺寸明显变小，如下图（一）B图和C图作对比明显（框定区域为扫描区域）B图颗粒大于C图。通过这个现象，如果在磨损后的探针针尖上，堆积上一层金字塔形纳米级的金颗粒，会不会使磨损的探针针尖变得更加尖锐呢？如果可以的话以此①可以提高扫描样品时探针的分辨率②减小由于探针针尖不够尖锐带来的“加宽效应”③可以使磨损探针再利用减少耗材成本。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312011628_480183_2224533_3.jpg图（一）原理：通过对钝探针针尖堆积纳米金颗粒使其变得尖锐，如图二http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312011628_480184_2224533_3.jpg图（二）实验设备：BRUKER布鲁克公司的扫描探针显微镜，仪器型号：Nanoman VSLeica莱卡的高真空镀膜仪，型号：LEICA EM SCD 500 探针为多次使用后磨损严重的废针，如图三http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312011629_480185_2224533_3.jpg图（三）实验过程：选取一块玻璃片，取少量粉末颗粒分散在其上，然后在玻璃片上划一道刻痕做个标记。目的是为了保证整个扫描过程都能找到同一个区域同一个粉末上做比较，以次确保实验的有效性，如图四http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312011629_480186_2224533_3.jpg图（四）随机选取一颗探针，不做任何处理在标记处扫描图像。如下图五http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312020832_480224_2224533_3.jpg图（五）在图像里头随机选取两个粉末，上面颗粒命名为A，下面颗粒命名为B，进行测量其尺寸分别为A=163nm,B=204nm；如图五http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312011629_480187_2224533_3.jpg图（六）取下探针放在另一快玻璃片上，然后放如高真空镀膜仪内，镀膜时间为20s。取出玻璃片拿下探针，可以明显看到玻璃片上探针放置处遮挡了玻璃片没有镀上膜的痕迹。如图六http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312011630_480188_2224533_3.jpg图（七）装上探针，寻找到同一区域，同一粉末颗粒，仪器使用的扫描速率尺寸等条件不变。扫描后对颗粒测量A=127nm; B=172nm.如图七http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312011630_480189_2224533_3.jpg[

AFM扫描探针污染后是如何再利用的 对于做过AFM扫描探针显微镜大多数人来说，都遇到过这样的事，扫描探针在对蛋白质，多肽，DNA分子等形貌成像时，是很容易被污染的，时常带有少量物质粘到针尖上，使图片质量下降，甚至无法成像，从而使针尖报废，提高了检测成本。 对此我专门做了个实验。 选用轻敲模式的针尖，针尖参数如图１所示MODEL：RTESPhttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/07/201107051924_303256_2224533_3.jpg 仪器公司：美国VEECO；仪器型号：ＮＡＮＯＭＡＮ　ＶＳ 首先我们来看下新针尖成像的图片２。尺寸如图２，扫描速率１．５ＨＺ。其他参数仪器自动调节。果然是新针尖，新针尖的成像很清晰，针尖本身对负面成像没影响。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/07/201107051925_303258_2224533_3.jpg 我们在看看，这是进过很多次扫过蛋白质分子后被污染的针尖成像。（仪器型号，参数等条件跟上面一样）很明显，图片３上出现了一道一道的波浪纹，图片３严重失真，甚至出现了没发成像（图４）。由此可见污染后的探针是不能在用于检测的。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/07/201107051926_303259_2224533_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/07/201107051926_303260_2224533_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/07/201107051926_303261_2224533_3.jpg 但是就这样报废了吗？一根针便宜的几十RMB，贵的要几百RMB。如果都报废的话，一盒针尖用不了多久又得掏钱买，要是经费充足的话还好说，要是不足的话，可要珍惜着用啊。总之这可都是RMB买来的，要珍惜着用才是。 到底怎么解决这类问题呢？现在我把针尖取下来，取下来干嘛呢！丢了它。当然不是。 首先我用紫外灯照射30分钟左右。如图５所示。然后用镊子夹住针尖放入倒有丙酮溶液的烧杯中，等待浸泡半小时左右如图６所示，然后拿出放入干燥器中晾干。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/07/201107051927_303262_2224533_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/07/201107051930_303264_2224533_3.jpg把清晰过的针尖装上到扫描头上，然后进行常规扫描，得到如图７效果。明显效果出现了，一道一道的波浪纹没有了。这说明针尖上粘有的蛋白质有效地去除了，这样就赚了几十上百RMB，就有效地延长了针尖的使用寿命，降低了检测成本。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/07/201107051930_303265_2224533_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/07/201107051931_303266_2224533_3.jpg

第一次接触电子探针，请问电子探针面扫描右边的的AVE和LEVEL代表的是什么意思呀~ 第四张图CP是什么意思呀 感谢各位了~[img=,690,552]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307141900121562_7545_6036933_3.jpg!w690x552.jpg[/img]

[b] [/b][color=windowtext][b] 扫描探针显微镜在纳米力学测试中的应用[/b][/color][b] [/b][color=windowtext][b] [/b][/color][b] [/b][color=windowtext][b]一、什么是扫描探针显微镜[/b][/color][b] [color=windowtext] 扫描探针显微镜（[/color][color=windowtext]Scanning Probe Microscope, SPM[/color][color=windowtext]）是在扫描隧道显微镜基础上发展起来的各种新型探针显微镜的统称。是国际上近年发展起来的表面分析仪器，其分辨率高、实时、实空间、原为成像，对样品无特殊要求，可在大气、常温环境甚至溶液中成像，同时具备纳米操纵及加工功能等。广泛应用于纳米科技、材料科学、物理、化学和生命科学等领域，并取得许多重要成果。[/color][color=windowtext] [/color][color=windowtext]二、扫描探针显微镜特点[/color]1、 [color=windowtext]SPM[/color][color=windowtext]具有极高的分辨率[/color]2、 [color=windowtext]SPM[/color][color=windowtext]得到的是实时的、真实的样品表面的高分辨三维图像。[/color]3、 [color=windowtext]SPM[/color][color=windowtext]可以观察单个原子层的局部表面结构。而不是体相或整个表面的平均性质。[/color]4、 [color=windowtext]SPM[/color][color=windowtext]使用环境宽松，可在大气、低温、常温、高温下工作。[/color] [/b][color=windowtext][b]三、扫描探针显微镜在纳米力学测试中原位成像的应用[/b][/color][b] [/b][color=windowtext][b]下面以某系非晶材料为例，说一说扫描探针显微镜的具体应用[/b][/color][b] 1、 [color=windowtext]采用某公司超纳米压痕仪对非晶样品表面纳米压入[/color][/b][color=windowtext][b][/b][/color][color=windowtext][b]压入参数：[/b][/color][b] [/b][table][tr][td][b] [/b][color=windowtext][b] [/b][/color][b] [/b][/td][td][b] [color=windowtext]加载速率[/color][color=windowtext](mN/min)[/color] [/b][/td][td][b] [color=windowtext]保载时间[/color][color=windowtext](S)[/color] [/b][/td][td][b] [color=windowtext]卸载速率[/color][color=windowtext](mN/min)[/color] [/b][/td][td][b] [color=windowtext]最大载荷（[/color][color=windowtext]mN)[/color] [/b][/td][/tr][tr][td][b] [color=windowtext]点[/color][color=windowtext]1[/color] [/b][/td][td][b] [/b][color=windowtext][b]60[/b][/color][b] [/b][/td][td][b] [/b][color=windowtext][b]10[/b][/color][b] [/b][/td][td][b] [/b][color=windowtext][b]60[/b][/color][b] [/b][/td][td][b] [/b][color=windowtext][b]30[/b][/color][b] [/b][/td][/tr][/table][b] [color=windowtext]加卸载曲线[/color][color=windowtext]图[/color][color=windowtext]([/color][color=windowtext]一[/color][color=windowtext])[/color][/b][color=windowtext][b][/b][/color][color=windowtext][b][img=,690,563]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/09/201709300951_01_2224533_3.jpg[/img][/b][/color][b][color=windowtext]通过[/color][color=windowtext]SPM[/color][color=windowtext]原位成像[/color][color=windowtext]图（二、三）[/color][/b][color=windowtext][b][/b][/color][color=windowtext][b][/b][/color][color=windowtext][b][img=,401,470]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/09/201709300951_02_2224533_3.jpg[/img][img=,690,442]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/09/201709300951_03_2224533_3.jpg[/img][/b][/color][b] [/b][color=windowtext][b] [/b][/color][b] [color=windowtext] SPM[/color][color=windowtext]原位成像压痕图明显看到三角形边出现似有规律性台阶堆积现象，然而加载曲线比较光滑，丝毫没有异像。于是通过改变在加载速率[/color][/b][color=windowtext][b][/b][/color][color=windowtext][b]压入参数：[/b][/color][b] [/b][table][tr][td][b] [/b][color=windowtext][b] [/b][/color][b] [/b][/td][td][b] [color=windowtext]加载速率[/color][color=windowtext](mN/min)[/color] [/b][/td][td][b] [color=windowtext]保载时间[/color][color=windowtext](S)[/color] [/b][/td][td][b] [color=windowtext]卸载速率[/color][color=windowtext](mN/min)[/color] [/b][/td][td][b] [color=windowtext]最大载荷（[/color][color=windowtext]mN)[/color] [/b][/td][/tr][tr][td][b] [color=windowtext]点[/color][color=windowtext]2[/color] [/b][/td][td][b] [/b][color=windowtext][b]3[/b][/color][b] [/b][/td][td][b] [/b][color=windowtext][b]10[/b][/color][b] [/b][/td][td][b] [/b][color=windowtext][b]60[/b][/color][b] [/b][/td][td][b] [/b][color=windowtext][b]30[/b][/color][b] [/b][/td][/tr][/table][b] [color=windowtext]加载曲线[/color][color=windowtext]图（四）[/color][/b][color=windowtext][b][/b][/color][color=windowtext][b][/b][/color][color=windowtext][b][img=,690,567]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/09/201709300952_01_2224533_3.jpg[/img][/b][/color][color=windowtext][b][/b][/color][color=windowtext][b][/b][/color][b] [color=windowtext]SPM[/color][color=windowtext]原位成像[/color][color=windowtext]图（五、六）[/color][img=,401,469]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/09/201709300953_01_2224533_3.jpg[/img][img=,690,437]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/09/201709300953_02_2224533_3.jpg[/img][/b][color=windowtext][b] [/b][/color][b] [color=windowtext]四、结论[/color][color=windowtext] 图（五、六）图（二、三）现象基本一致，然而采用低速率的加载曲线，出现了明显小平台，在排除外界震动等因素的情况下，我认为在采用仪器压入法研究材料的纳米力学性能时，常规加载速率很可能由于仪器的灵敏度导致无法捕捉到更多的微观信息，如果没有借助[/color][color=windowtext]SPM[/color][color=windowtext]成像（为什么没有推荐扫描电镜的原因，因为扫描电镜属于二次电子成像，无法得到样品表面凹凸高度信息）很可能就发现不了非晶材料的这种滑移等微观信息，不能更深入的研究材料的纳米力学性能。这就是为什么在仪器压入法进行纳米力学性能测试的时候引入[/color][color=windowtext]SPM[/color][color=windowtext]原位成像技术。[/color] [color=windowtext]SPM[/color][color=windowtext]在纳米尺度上是人类观察、改造世界的一种新工具，目前被广发应用于教学、科研及工业领域，特别是半导体集成电路、光盘工业、胶体化学、医疗检测、存储磁盘、电池工业、光学晶体等领域；随着[/color][color=windowtext]SPM[/color][color=windowtext]的不断发展，它正在进入食品、石油、地质、矿产及计量领域。[/color][/b][color=windowtext][b][/b][/color][color=windowtext][b][/b][/color][color=windowtext][/color]