Ultra-kompakte Kraftsensoren für die Rasterkraftmikroskopie (AFM)

 

Wie erreicht man ultraschnelle und kompakte Rasterkraftmikroskopie?

Die Bildwiedergabe-Geschwindigkeit von Rasterkraftmikroskopen (AFM) nimmt mit der Resonanzfrequenz des Cantilevers in der Regel zu. Die Resonanzfrequenz lässt sich, z.B. durch kleinere Cantilever und Wahl geeigneter Materialien, gezielt beeinflussen. Außerdem verbessern sich dabei insgesamt das Signal-Rausch-Verhalten (SNR) und die Bildqualität spürbar.

Mit selbst-auslesenden nano3DSense Cantilevern lässt sich ein weiterer Geschwindigkeitsschub erzielen, der sich sofort in der Leistung bemerkbar macht: Durch die Integration der Ausleseeinheit auf dem Cantilever wird keine komplizierte oder starre Laser-Optik mehr benötigt, um das AFM zu betreiben. Statt den trägen Probentisch zu bewegen, wird nur noch der dynamischere Messkopf über die Probe geführt. Dabei wird die Architektur von AFM grundlegend vereinfacht und raumsparend neu aufgeteilt. Neben der reduzierten Gerätegröße entfällt auch der bei optischen AFM störende Kalibrieraufwand.

Ob z.B. vorteilhaft bei der platzsparenden Integration von AFM in mikroskopische Instrumente, wie dem Elektronenmikroskop (SEM), der leistungshungrigen Untersuchung von biologischen Proben mit Videoraten in F&E, in der hochauflösenden Kraftspektroskopie z.B. an Zellen oder Molekülen oder für die schnelle Wafer- und Masken-Inspektion in der Halbleiterindustrie: mit selbst-auslesenden Cantilevern für AFM auf Basis der nano3DSense – Technologie gehen Sie dort auf Nummer sicher, wo traditionelle Verfahren wie Laser und Piezoresistoren versagen.

 

Pionierarbeit für Industrie und Forschung durch selbst-auslesende Cantilever mit nano3DSense

nano3DSense erlaubt es, selbst unter schwierigen Bedingungen an den Cantilever und die Messumgebung, eine leistungsfähige und dedizierte Kraftmesstechnik bereitzustellen. Bei Bedarf können sogar ultrakompakte AFM-Cantilever mit konkurrenzlos kleinen Abmessungen von unterhalb 1 Mikrometer (µm) mit integrierter Kraftsensorik in Vollbrücke ausgestattet werden.

Dabei spielt es keine Rolle mehr, aus welchem Material der Cantilever aufgebaut ist. Verglichen mit herkömmlichen piezoresistiven AFM Cantilevern besitzen die neuen Cantilever mit nano3DSense den Vorteil der Materialunabhängigkeit: das Material des Cantilever kann völlig frei den tatsächlichen Anforderungen angepasst werden. Neben Silizium (Si) stehen z.B. auch SiN, SU8, Stahl und viele andere Werkstoffe zur Verfügung, um flexibel und maßgeschneidert für jeden Anwendungszweck in Industrie und Forschung den richtigen Weg einzuschlagen. Mit nano3DSense passt sich der Cantilever, Herzstück eines jeden AFM, stets perfekt der Messumgebung an – und nicht umgekehrt!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bild: Links: Selbst-auslesender AFM-Cantilever mit integriertem nano3DSense^–Kraftsensor als Vollbrücke. Rechts: AFM-Bild einer Collagen-Faser aus dem Schwanz einer Ratte (Courtesy: FP7-Project ALBICAN / Falcon)

Überzeugen Sie sich selbst von den Vorteilen der neuen AFM-Plattform mit der bestmöglichen Flexibilität für Ihre AFM-Sonden.

 

Der Vorteil durch den Wegfall Laser optischer Systeme

Mit selbst-auslesenden („self-sensing“) Cantilevern für die Rasterkraftmikroskopie (AFM) ersetzen wir beispielsweise die aufwendigen laseroptischen Komponenten von AFM durch eine einfache elektronische Ausleseeinheit, die praktisch auf dem Cantilever integriert ist. Die Architektur von AFM und anderen Instrumenten mit Laser-Optik wird dadurch entscheidend vereinfacht, da z.B., neben Wegfall der Laser-Kalibrierung, auch deutlich kompaktere Bauformen möglich sind.

Durch die optikfreie Architektur wird die Integration von AFM-Funktionalität, z.B. in Elektronenmikroskope (SEM) oder optische Mikroskope, spürbar erleichtert. Außerdem können viele weitere AFM-Anwendungen, wie z.B. in der Zell-Analytik und Kraftspektroskopie, vorteilhaft ohne Laser-Optik realisiert werden.

Die Nanoss GmbH hat hier Pionierarbeit geleistet, um selbst unter extremen Anforderungen an die Probenumgebung optimale Lösungen anzubieten.

 

Alle Vorteile auf einen Blick

Überzeugen Sie sich von der Leistungsfähigkeit und den vielseitigen Möglichkeiten der nano3DSense -Plattform für Ihre eigenen AFM-Ideen:

• Selbst-auslesende Cantilever ohne Laser- und Kalibrieraufwand für kompakte und schnelle Rasterkraftmikroskopie
• Beste Leistungseigenschaften in Linearitätsverhalten und Langzeitstabilität für hochpräzises AFM-Imaging
• Freie Wahl des Cantilever-Materials, z.B. aus Silizium, Silizium-Nitrid, SU8 etc. für flexible Einsatzmöglichkeiten in unterschiedlichen Messumgebungen („soft“ oder „hard“), wie biologische Proben in Flüssigkeiten oder im Ultrahochvakuum (UHV)
• Hohe erreichbare Resonanzfrequenzen durch Einsatz von passenden Materialien und Cantilevern mit ultrakompakten Abmessungen bis < 1 µm
• Viele weitere einzigartige Vorzüge, z.B. echte 3D-Kraftsensorik mit stark vereinfachtem Aufbau ohne Laser-Optik

Wir arbeiten eng mit Entwicklern und Herstellern von AFM zusammen, um neuen Herausforderungen mit Pionierarbeit zu begegnen.

 

Kontaktieren Sie uns: Und entdecken Sie die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten der nano3DSense -Technologie für Ihre eigene Ideen.

Oder fordern Sie gleich einen Demonstrator an und testen Sie nano3DSense^TM  auf Herz und Nieren.

 

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