СОЛВЕР Нано

Атомно-силовой микроскоп для научных исследований, практических применений и образования

СОЛВЕР Нано – это сканирующий зондовый микроскоп, который сочетает в себе простоту, устойчивость к случайным поломкам, низкую стоимость эксплуатации, возможность использовать в образовательном процессе и профессиональный функционал атомно-силового микроскопа.

СОЛВЕР Нано может быть использован в различных научных и практических приложениях.

Приложения

Научные исследования

СОЛВЕР Нано, несмотря на свою компактность и простоту эксплуатации, поддерживает все базовые методики атомно-силовой и сканирующей туннельной микроскопий, поэтому он может быть использован для любых рутинных АСМ и СТМ измерений и экспериментов в научных исследованиях. Для примера показаны результаты некоторых экспериментов в различных научных приложениях:

  • Исследование атомных структур
  • Исследование металлических наноструктур
  • Исследование магнитных структур
  • Исследование полимерных объектов
  • Исследование биологических объектов
  • Исследование углеродных наноматериалов

Атомная решетка ВОПГ.
Размер скана 4×4 нм.
Контактная латеральная АСМ

Атомные слои на графите.
Размер скана 1.8×1.8 мкм.
АМ АСМ

Клетки крови.
Размер скана 50×50 мкм.
АМ АСМ

Магнитные домены НЖМД.
Размер скана 30×30 мкм.
АМ МСМ

Серебряные проволоки.
Размер скана 4×4 мкм.
АМ АСМ

Смесь полистирен-полиэтилена.
Размер скана 20×20 мкм.
HybriD метод АСМ

Флуороалканы.
Размер скана 500×500 нм.
АМ АСМ

C60H122 на ВОПГ.
Размер скана 250×250 нм.
АМ АСМ

В базовой комплектации СОЛВЕР Нано включает базовый блок с кантилеверной измерительной АСМ и СТМ головками.

Сканирующий базовый блок
Содержит сканер, устройство позиционирования образца, встроенную USB видеосистему


Кантилеверная АСМ головка
Допускает установку стандартных АСМ зондов


СТМ головка
Допускает установку сменных вкладышей для СТМ/АСМ проволочных зондов

Эксперименты были проведены на конфигурации SOLVER Nano для научных исследований:

  • Сканирующая головка для работы с кремниевыми зондами;
  • Метрологический пьезокерамический сканер 100х100х12 мкм с системой обратной связи на емкостных сенсорах;
  • Цифровой контроллер обратной связи для работы с расширенным набором методик;
  • Активная виброизоляция;
  • Звукоизолирующий шкаф;
  • Профессиональное программное обеспечение для обработки изображений;
  • Внешняя оптическая система высокого разрешения 2 мкм.

Функциональные возможности СОЛВЕР Нано существенно увеличиваются за счет использования различных опций:

Термостолик

Внешняя видеокамера наблюдения образца

Пассивная виброзащитная система

Активная виброзащитная система

Доступные методики зондовой микроскопии

HybriDTM метод АСМ

Контактная АСМ
Метод постоянной высоты
Метод постоянной силы
Отображение сигнала обратной связи
Метод латеральных сил
Отображение сопротивления растекания
Метод модуляции силы
Силовая микроскопия пьезоэлектрического отклика

Амплитудно-модуляционная АСМ,
режимы отталкивания и притяжения

Отображение рельефа
Отображение фазы
Отображение сигнала обратной связи

Электростатическая силовая микроскопия
Сканирующая емкостная силовая микроскопия
Кельвин-зондовая силовая микроскопия

Магнитно-силовая микроскопия

АСМ спектроскопия
Силовая спектроскопия
Отображение адгезионных сил
Амплитудная спектроскопия
Фазовая спектроскопия
Частотная спектроскопия
Резонансная спектроскопия

СТМ методики
Метод постоянного тока
Метод постоянной высоты
Отображение работы выхода
Отображение плотности состояний
I(z) Спектроскопия
I(V) Спектроскопия

Литография
АСМ анодно-окислительная литография
СТМ литография
АСМ литография - гравировка
АСМ литография - чеканка

Технические характеристики

Основные характеристики:

Сканер: 100x100x12 мкм с датчиками обратной связи, 3x3x3 мкм без датчиков обратной связи
АСМ разрешение: 0.01 нм
Контролируемые условия: Измерения на воздухе и в жидкости
Комбинированные оптические системы: Встроенная 100-кратная оптическая USB система.
Внешняя 500x оптическая система
Конструкция: Настольный микроскоп, дружественный интерфейс и защита от случайных поломок

Сканер:

Поле сканирования: Режим высокого напряжения: 100x100x12 мкм
Режим низкого напряжения: 3x3x3 мкм
Тип сканера: Метрологический пьезокерамический XYZ сканер с сенсорами обратной связи
Тип сенсоров: XYZ – сверхбыстрые емкостные датчики
Шум сенсоров: Низкошумящие XY сенсоры: < 0.3 нм
Низкошумящие Z сенсоры: < 0.03 нм
Линейность сенсоров: Метрологические XY сенсоры: < 0.1%
Метрологические Z сенсоры: < 0.1%
Общие параметры сканера: 100x100x12 мкм с сенсорами. 3x3x3 мкм без сенсоров
Разрешение: XY -0.3 нм, Z – 0.03 нм
Линейность: XY - < 0.1%, Z - < 0.1%
Разрешение: XY -0.05 нм, Z – 0.01 нм

Образец:

Диапазон позиционирования: 12 мм
Разрешение позиционирования: 1.5 мкм
Размер образца: до 1,5” X 1,5” X 1/2”, 35x35x12 мм
Вес образца: до 100 г
Алгоритм интеллектуального подвода: Встроен в ПО (гарантированно зонд не касается поверхности при подводе)

Сканирующие головки:

АСМ головка для Si зондов: Доступна в спецификации
Все коммерческие зонды могут быть использованы
Тип детектирования: Лазер-фотодиод
Держатель зонда: Держатель для измерений на воздухе и держатель для измерений в жидкости
Тип установки головки: Кинематическая установка
Точность установки: 150 нм (снять/поставить)
СТМ головка: Доступна в спецификации. Pt|Ir проволока для СТМ измерений

Подвод

Автоматическая процедура подвода к поверхности
Автоматическая процедура интеллектуального подвода к поверхности (гарантированно без контакта иглы и образца)
Ручное управление шаговыми двигателями
Осциллограф сигналов в реальном времени

Сканирование

До 8 сигналов одновременно в одном сканировании
До 8K точек
Автоматическая установка параметров сканирования по одному клику
Удобный ручной выбор поля сканирования, в том числе по видео сигналу
Многопроходные методики
Циклическое сканирование
Временная пауза сканирования
Режим предварительного сканирования
Режим расширенного поля сканирования
Сканирование под углом
Режим сканирования неквадратных площадей
Онлайн 3D вид
Автоматическая PID установка>

Образовательные применения

Особый интерес представляет конфигурация СОЛВЕР Нано для применения в образовательных целях – конфигурация НАНОЭДЮКАТОР II.



НАНОЭДЮКАТОР II

Учебный сканирующий зондовый микроскоп для школьников, кадетов, студентов и курсантов

НАНОЭДЮКАТОР II – это сканирующий зондовый микроскоп, способный работать в качестве атомно-силового и сканирующего туннельного микроскопов (АСМ и СТМ). Характерной особенностью СЗМ НАНОЭДЮКАТОР II является использование проволочных (вольфрамовых, в частности) зондов для использования как в СТМ, так и в АСМ. В комплект его поставки входит устройство заточки зондов, позволяющее учащемуся самому изготавливать зонды для АСМ и СТМ. Таким образом, НАНОЭДЮКАТОР II сочетает в себе простоту в использовании, низкую стоимость эксплуатации и высокое пространственное разрешение при исследовании рельефа объектов и определении их физико-химических свойств. Это сочетание позволяет использовать НАНОЭДЮКАТОР II как в образовательных целях, так и в рутинных научных исследованиях.

Сканирующий базовый блок
Содержит сканер, устройство позиционирования образца, встроенную USB видеосистему



Универсальная АСМ/СТМ головка
Допускает установку сменных вкладышей для СТМ/АСМ зондовых датчиков



АСМ/СТМ вкладыши
Вкладыши допускают установку проволочных зондов

Почему предмет «нанотехнология» интересен для системы образования?

Если говорить об использовании нанотехнологий в современной промышленности, то это огромный пласт современного производства в различных областях: добыча и переработка полезных ископаемых и другого природного сырья, производство элементов ИТ инфраструктуры, БиоФарм индустрия, машиностроение и многое другое.

Для любого исследования/разработки технологии на атомном масштабе необходимо иметь компетенции в смежных естественно-научных дисциплинах на их пересечении. Как только критические размеры функциональных объектов становятся менее 100 нм, перестает существовать дисциплинарный подход, потому что нельзя описать процессы и явления только на языке физики или только химии или только биологии. И при работе с объектами на атомном уровне между человеком-оператором и предметом исследования/разработки присутствует интерфейс в виде прибора, подключенного к компьютеру. Этот интерфейс выполняет роль «рук и глаз» оператора и он в своей основе использует математический аппарат и информационные технологии. Таким образом, при проведении исследований/разработок в области нанотехнологии в едином междисциплинарном пространстве задействован весь спектр естественнонаучных дисциплин: Физика, Химия, Биология, Математика, Информатика и Робототехника.

Тестовая структура.
Размер скана 70×70 мкм.
АМ АСМ

Индентирование индия.
Размер скана 70×70 мкм.
АМ АСМ

Атомная решетка ВОПГ.
Размер скана 2×2 нм. СТМ

Атомные ступени на графите.
Размер скана 800×800 нм.
АМ АСМ

Использование НАНОЭДЮКАТОР II с набором методических материалов для внеурочной и самостоятельной деятельности позволяет полностью соответствовать требованиям к организации учебной деятельности в соответствии с ФГОС последнего поколения.

Требование:

 

Соответствие:


Метапредметность
 
Физика Химия Биология Математика Информатика Робототехника

Использование учебного лабораторного оборудования
 
Методы сканирующей зондовой микроскопии являются основными современными и инновационными в области высоких технологий. Их использование развивает современные инженерные навыки.

Организация учебного сотрудничества с педагогами и сверстниками
 
Методические материалы позволяют создать 3 уровня вовлеченности в работу.
Первый уровень – Учебно-демонстрационные (под руководством преподавателя для групп учеников/студентов)
Второй уровень – Научно-познавательные (самостоятельные групповые)
Третий уровень – Проектно-исследовательские (самостоятельные индивидуальные)

Проектная и учебно-исследовательская деятельность
 
Выполнение исследовательских работ в рамках подготовки к творческим конкурсам и олимпиадам Всероссийского и Международного уровня под руководством Тьюторов.

Индивидуальный учебный план
 
Учебный план в соответствии с темой исследовательского проекта.

И др.
   

Партнеры

Компания НТ-МДТ является российским производителем уникального серийного оборудования для сегмента образования (ШКОЛА, ВУЗ, ССУЗ, Учебные центры, Центры повышения квалификации, Центры дополнительного образования), защищенного патентами и соответствующего Федеральному Государственному Образовательному Стандарту ФГОС последнего поколения.

Оборудование НТ-МДТ, позволяет легко интегрировать его в междисциплинарные лабораторные классы (в том числе по Нанотехнологиям) для ведения проектной и исследовательской деятельности в рамках дополнительного образования.

В настоящее время более 600 школ и более 80 ВУЗов на территории РФ успешно функционируют и являются участниками проектов Регионального и Федерального уровней.

НТ-МДТ приглашает партнеров, работающих в сфере поставок учебного оборудования в Регионах РФ, для взаимовыгодного взаимодействия. А также некоммерческих партнеров, работающих в области проектной и исследовательской деятельности молодых ученых (школьников и студентов), для информационной интеграции.

Аксессуары

СТМ головка

СТМ измерительная головка для проволочных зондов. Основные методики: СТМ, спектроскопии, токовая литография.

Держатель проволочных АСМ зондов

Держатель проволочных АСМ зондов с пьезотрубчатым резонансным датчиком. Используется с универсальной АСМ/СТМ головкой (Учебный набор).

Держатель СТМ зондов

Держатель АСМ зондов используется с универсальной АСМ/СТМ головкй (Учебный набор).

Устройство заточки проволочных зондов

Специальное устройство заточки (травления) для изготовления АСМ/СТМ зондов из вольфрамовой проволоки (Учебный набор).

Термостолик

Термостолик позволяет производить нагрев образца с размерами до 12х15х2 мм до температуры 150 0С.

Скачать

Учебное пособие для студентов старших курсов ВУЗов

Свяжитесь с нами

Заполните форму для запроса дополнительной информации

Узнать больше