AFM-Scanner für Rasterkraftmikroskopie

Piezobasierte Scantische übernehmen Schlüsselrolle

Modular aufgebaute Mikroskopiesysteme ermöglichen es heute z. B. ein konfokales Raman-Mikroskop bei Bedarf mit Rasterkraftmikroskopie oder Nahfeldmikroskopie (SNOM) auszustatten. Grundlage für diese höchstauflösenden Verfahren ist dabei immer die hochpräzise Positionierung der Probe in allen drei Bewegungsachsen.

Positionieren mit höchster Auflösung und Dynamik

Die Auflösung des Probenscanners muss im Sub-Nanometer-Bereich liegen, da das Positioniersystem die Ortsauflösung liefert. Gleichzeitig ist hohe Dynamik notwendig, denn je schneller die Topographienachführung in z-Richtung ist, desto schneller ist auch die Positionierung in x- und y-Achse möglich. Das verkürzt die Messdauer und reduziert auch eventuelle Temperatur-Drift, die sich zeitabhängig vergrößert.

Schlüsselrolle für den Scantisch

Bei der Probenpositionierung übernimmt der piezobasierte Scantisch eine Schlüsselrolle. Er ist ausgelegt für Verfahrwege von 100 oder 200 µm in den Achsen der Scanebene und 30 µm in Richtung der z-Achse und ermöglicht eine Positionsauflösung besser als 2 nm.

Zusätzlich erhöht die aktive Führung mithilfe kapazitiver Sensoren die Bahntreue: Die Sensoren messen eventuelle Abweichungen in der zur Bewegungsrichtung senkrechten Achse.

Ein ungewolltes Übersprechen der Bewegung in eine andere Achse kann so detektiert und in Echtzeit aktiv ausgeregelt werden. Die Digitalelektronik, die die entsprechende Ansteuerung übernimmt, arbeitet außerdem mit einer hohen Taktrate. Dies ist entscheidend für die genaue Zuordnung der Positionswerte des Scanners und der Aufnahmekamera.

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