Phasenbilder mit ICSPI AFM-on-a-Chip Tools
Phasenbilder, aufgenommen mit einem AFM. … Phase was?
In einem AFM wird in der Regel eine winzige Spitze oder ein Cantilever verwendet, um die Oberfläche der Probe abzutasten. Das Ergebnis ist oft ein 3D-Bild der Topographie der entsprechenden Oberfläche.
Insbesondere im so genannten Tapping-Modus (ohne ständigen Kontakt der Spitze mit der Oberfläche) sind zusätzliche Informationen aus den Scans verfügbar, die als Phasenbild bezeichnet werden.
Die ICSPI AFM-on-a-Chip Tools (nGauge, Redux und Vertex) arbeiten im Tapping-Modus und bieten diese Phasenbildfähigkeit bzw. -information sofort nach dem Auspacken ... cool, oder?
Phasenbilder verstehen
Um die Phasenbilder zu verstehen, muss man wissen, dass die Spitze im Abtastmodus gezwungen wird, mit einer Frequenz nahe ihrer Resonanzfrequenz zu schwingen. Beim Abtasten von Bereichen mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften (Härte, Haftung, Steifigkeit, Reibung usw.) führt die Wechselwirkung zwischen der Spitze und der Oberfläche zu einer Verzögerung der Schwingung oder, anders ausgedrückt, zu einer Phasenverschiebung. Diese Phasenverschiebung besteht zwischen dem Antriebssignal und dem Rückkopplungssignal der Spitze.
Unterschiede in Phasenkontrastbildern lassen sich häufig auf eine Art Grenze zurückführen, z. B. eine Materialgrenze, eine Korngrenze oder Partikelkanten, um nur einige zu nennen.
Phasenkontrastbilder können bestimmte Informationen liefern, die in einem einfachen topographischen Bild verloren gehen.
Da die Phase von vielen verschiedenen Faktoren beeinflusst wird, sind die entsprechenden Informationen aus Phasenkontrastbildern oft eher qualitativer als quantitativer Natur.
Ihre Vorteile
Mit den ICSPI AFM-on-a-Chip-Tools können Bereiche mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften durch den Kontrast des Phasenbildes mit sehr hoher lateraler Auflösung unterschieden werden.
Das folgende Beispiel zeigt das Topographiebild (links) und das entsprechende Phasenbild (rechts) für einen Siliziumdioxid-Polymer-Verbundwerkstoff. Die hellen Bereiche im Topographiebild zeigen bestimmte Partikel, die aus der Probenoberfläche herausragen (die größten Merkmale). Das Phasenbild rechts zeigt deutlich unterschiedliche Regionen. Die hellen Bereiche (größere Phasenverschiebung) entsprechen der Polymermatrix, während die dunklen Bereiche die Siliziumdioxidpartikel darstellen.
Fähigkeiten des nGauge AFM
