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Bei der Rasterkraftmikroskopie (Atomic Force Microscopy, AFM) werden die Wechselwirkungen zwischen der Probenoberfläche und einer scharfen, auf einem Cantilever montierten Sondenspitze gemessen. Dadurch entsteht ein Bild der Oberflächenstruktur (Topografie) der Probe mit extrem hoher – bis zu atomarer - Auflösung. Die Analyse der Kräfte zwischen Probe und Spitze liefert zusätzlich auch Hinweise über lokale Materialeigenschaften wir Adhäsion und Steifigkeit.
Das WITec Rasterkraftmikroskop ist in ein optisches Mikroskop speziell für wissenschaftliche Anwendungen. Es bietet optischen Zugang, exakte Cantilever-Führung und hochauflösende Probenübersicht. Zur Messung wird die Probe unter der Spitze mittels eines Piezo-getriebenen Scantisches in x- und y-Richtung bewegt. Das Ergebnis (z.B. die Topografie) wird als Bild dargestellt.
Durch die Kombination aus optischem Modus und einem leistungsfähigen Videokamera-System kann man sich eine hochaufgelöste Übersicht über die Probe verschaffen und interessante Stellen zügig ausfindig machen. Da man gleichzeitig die Probe und den AFM-Cantilever sehen kann, lässt sich die gewünschte Messposition leicht finden. Mit zusätzlichen Belichtungs- und Detektionstechniken (z.B. Hellfeld, Dunkelfeld, Polarisation, Fluoreszenz) kann man weitere interessante Details für die AFM-Messung identifizieren. Der Wechsel zwischen optischem Modus und AFM-Modi erfolgt schnell und akkurat durch Drehen des Objektivrevolvers.
Der Digital Pulsed Force Mode (DPFM) ist ein nicht-resonanter, intermittierender Kontaktmodus, wobei der Abstand zwischen Cantileverspitze und Probe während des Scanvorgangs möglichst konstant bleibt. Dadurch vermeidet man eine Beschädigung der Probe, was bei Messungen von weichen Proben im Kontaktmodus passieren kann.
Außer der Topografie können mit dem DPFM Eigenschaften wie Steifigkeit, Adhäsion, Viskosität, Energieabführung, Kontaktzeit oder Langstrecken-Kräfte bestimmt werden. Die Scan-Dauer verlängert sich dadurch nicht, denn das System kann einige tausend Pixel pro Sekunde verarbeiten.
Die Elektronik des DPFM beinhaltet ein Hochgeschwindigkeits-Datenerhebungssystem, einen frei programmierbaren Modulationsgenerator und ein Echtzeit-Datenevaluationsmodul. Mit den erhobenen Messdaten können breit angelegte Nachbearbeitungen und Datenanalysen durchgeführt werden.
Der modulare Aufbau der WITec Systeme macht es möglich, verschiedene bildgebende Verfahren wie Raman Imaging, Fluoreszenz, Lumineszenz und Optische Nahfeld-Mikroskopie (SNOM und NSOM) in einem einzigen Gerät zu kombinieren, und bietet damit vielfältige Möglichkeiten zur Probenanalyse. Der Wechsel zwischen den Modi erfolgt durch Rotation des Objektivrevolvers.
Durch die Verbindung von konfokalem Raman Imaging mit AFM kann man schnell und einfach die chemischen Eigenschaften einer Probe mit deren Oberflächenstruktur verknüpfen.
Diese beiden komplementären Techniken wurden in den WITec Raman-AFM-Mikroskopen vereint. Sie ermöglichen eine flexible und umfassende Probencharakterisierung.
TERS (Tip Encanced Raman Spectroscopy) ist ein typisches Messverfahren für kombinierte Raman-AFM-Mikroskope.
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