布鲁克BRUKER 原子力显微镜/AFM

Dimension FastScan

       布鲁克 Dimension FastScan®是一款经过专门设计的原子力显微镜 （AFM）系统，能够在不降低分辨率、不失去力控制、不增加设备复杂性，不带来繁琐操作的前提下，实现对样品的快速扫描，并获取到高性能 AFM 所提供的高分辨率图像。无论您是以 >125Hz 的速度扫描样品表面，或是在大气或流体中以每秒 1 张的速率采集AFM图像，都能通过FastScan得到优异的高分辨图像。Dimension FastScan这一变革性技术重新定义了 AFM 设备的使用体验。

更高效率

·      在空气或液体中成像速度是原来速度的约100倍，自动激光调节和检测器调节,智能进针,大大缩短了实验时间。

·      自动测量软件和高速扫描系统结合，大幅提高了实验数据的可信度和可重复性。

更高分辨率

·      FastScan精确的力控制模式提高图像分辨率的同时，延长了探针的使用寿命。

·      扫描速度20Hz时仍能获得高质量的TappingMode™ 图像,扫描速度6Hz仍能获得高质量的 ScanAsyst 图像。

·      低噪音,温度补偿传感器展现出亚埃级的噪音水平。

在各类样品上均有优异表现

·      闭环控制的lcon和Fastscan扫描管大大降低了Z方向噪音，使他们Z方向的噪音水平分别低于30pm和40pm,具有低热漂移率，可得到高分辨的真实图像。

·      Fast Scan可以对不同样品进行测量,保证高度从埃级到100多纳米的样品高精度无失真扫描。

AFM扫描速度的新定义

       Dimension FastScan是一台将扫描速度、分辨率、精确度和噪音控制成功结合的AFM,真正实现了快速扫描原子力显微镜的商业化应用。

       Bruker的工程师致力于 AFM 技术的改造和完善，包括采用低热漂移的针尖扫描AFM技术（提高了系统的固有振动频率），应用新的 NanoScope 控制器（为机器提供了更高的带宽），采用了低噪音的机械和电子的主要部件，开发了小悬臂的生产工艺等创新研发技术，实现了AFM扫描速度的大幅度提升，

高速、高分辨率原子力显微镜

       Dimension FastScan 是高速型的针尖扫描原子力显微镜系统，能在各种尺寸的样品上实现高达每秒一帧的扫描速率，而不牺牲分辨率或任何仪器性能。

       结合峰值力®轻敲模式，Dimension FastScan 使用线性控制回路实现了实时的力测量，从而在各种刚度的样品表面上，无论是坚硬平滑的晶体表面还是柔软粗糙的聚合物表面上，都能获得高分辨的形貌及力学性能。

点缺陷分辨率的方解石的刚度图像。图像尺寸为15 nm（面板 1）。亚分子分辨率级别的iPMMA 薄膜的粘附力分布图像。 图像大小为100 nm（面板 2）。

样品由马丁-卢瑟-哈勒-维滕贝格大学的瑟恩-阿尔布雷希特教授提供。

卓越的生产力

       Dimension FastScan 的每个方面（包括开放的大样品台设计和预先优化的软件设置）都经过专门设计，加上设备软件的直观工作流程，使其操作比以往的AFM设备更加简便，即使是初学者来操作，也能快递获取到专业级的图像。

       Dimension FastScan为操作者提供了全新的AFM使用体验，包括快速找寻样品、快速进针、快速扫描、低噪音、更低的漂移速率（低至200 pm每分钟）、扩展性更强的直观用户界面、 Dimension系列的大样品台等，确保设备无须经过繁复的调整和优化，也能更快地获得高质量的结果和可供发表的数据。

用AFM拓展您的应用 - 应用案例

1.    样品检测

       样品检测是通过常见的实验方式去探索未知的样本以了解样品的组成、功能和力学性能等。

       下图是利用FastScan对某一样品进行测量所得到的 AFM 图像,它是从扫描范围为 20um 的扫描图片中截取 1/10 大小区域的图像进行放大。该图像的扫描速度为 8分钟,从图中可以看出该图像仍然具有非常高的分辨率。

2.    样品筛选

       无论是材料生产中进行失效分析或纳米级的质量控制，产品质量控制过程中产品信息的及时反馈是必不可少的，通过利用 AFM 系统能够获取大量样品信息，对样品进行常规或高精准度筛选。

       在获取药物配方的过程中，需要大量的数据对其中的非晶药物成分进行筛选，这也将会成为 FastScan 的一个新用途。

3.    动态应用范例

       另一种常见的应用是观察一个纳米级物体在外部条件变化或受刺激的情况下，随着时间产生变化的过程。无论是在空气中还是在液体中,对纳米尺度的动态变化观察都是颇具研究价值的。Dimension FastScan为这种实验提供了十分便利的条件。

更多应用

1、 材料成像

       FastScan 在使用ICON 的扫描器的情况下支持 Bruker的专利PeakForce ONMT成像模式，在使用快速扫描扫描器的情况下也可进行纳米力学成像。使用FastScan技术,大大减少了研究者获得高分辨率形貌和纳米力学图谱的时间。

在整个晶圆上获得埃级(~0.1 nm)粗糙度。能在2 小时内进行 96 次测量

2、 电学表征

      使用布鲁克专有的峰值力轻敲模式在纳米尺度上表征样品的电学性质，实现更好的灵敏度、分辨率和动态范围。PeakForce TUNA 和 PeakForce SSRM 提供独特的纳米电学表征能力，还能同时获得纳米电学性质信息。

垂直站立碳纳米管的电流分布成像。只有使用PeakForce TUNA模式才可能获得该样品的导电性分布。

3、 纳米操纵

       可实现在纳米和分子级别的纳米操纵和刻蚀FastScan的 XYZ 闭环扫描器解决了扫描管的蠕变效应大大提高了操纵的精确度。同时低噪音精密探针的准确定位,适用于各种纳米操作系统。

4、 加热和冷却

       在以各种AFM模式扫描的同时可实现-35°C到250℃的温度的精确控制和热分析。另外还可使用热探针对低于100nm 的局部加热到 500°C

应用实例

1、聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯混合物样品的损耗模量分布图的三维呈现。蓝色区域模量更高，红色区域模量更低，分别对应于聚苯乙烯基质和聚甲基丙烯酸甲酯嵌入物。损耗模量分布图使用布鲁克专利的快速力阵列模式采集，扫描范围为5微米，分辨率为256x256，振动频率约为590 kHz。

2、使用PeakForce QNM 模式采集的在六方氮化硼上的石墨烯模量分布图像，揭示了与高度局部应变缓解对齐后向相应晶格的过渡。参考Nature Physics 10,451-456(2014)。

3、聚甲基丙烯酸甲酯(青色)基质中的间规聚丙烯(紫罗兰色)区域。三维形貌图中的色标表示模量，能清晰地揭示出间规聚丙烯在基质中的渗透。图像尺寸为 8μm。

4、使用峰值力轻敲模式获得的方解石和云母表面的原子尺度下的形貌图像(右)和相应力曲线(左)。

5、高定向裂解石墨表面的C36H74烷自组装结构。

6、使用Dimension FastScan在石墨烯上获得高分辨形貌、粘附力、模量和形变量分布。