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Das Rasterkraftmikroskop auch atomares Kraftmikroskop oder Atomkraftmikroskop englisch atomic scanning force microscope Abkurzungen AFM bzw SFM seltener RKM genannt ist ein spezielles Rastersondenmikroskop Es ist ein wichtiges Werkzeug in der Oberflachenchemie und dient zur mechanischen Abtastung von Oberflachen und der Messung atomarer Krafte im Nanometerbereich Eine nanoskopisch feine Nadel wird mittels einer Blattfeder gegen die zu messende Probe gedruckt und die atomaren Krafte biegen die Blattfeder Diese Auslenkung kann mit Licht gemessen werden und damit kann die Kraft berechnet werden die zwischen den Atomen der Oberflache und der Spitze wirkt Da zwischen der Probe und der Spitze kein Strom fliesst konnen auch nichtleitende Proben untersucht werden Ein Rasterkraftmikroskop Rechts dargestellt ist der aufgeklappte Probenkopf Funktionsprinzip des RasterkraftmikroskopsRasterkraftmikroskopische Abbildung der Datenschicht einer gepressten Compact Disc Das Mikroskop wurde 1985 von Gerd Binnig Calvin Quate und Christoph Gerber entwickelt 1 Inhaltsverzeichnis 1 Messprinzip 2 Aufbau 3 Betriebsmodi 3 1 Bildgebende Verfahren 3 1 1 Kontakt Modus 3 1 2 Nicht Kontakt Modus NC AFM 3 1 3 Intermittierender Modus 3 1 4 Andere Messgrossen 3 2 Spektroskopische Verfahren 3 2 1 Kraft Abstands Kurven 3 2 2 Einzelmolekulkraftspektroskopie 4 Storungen wahrend der Messung 5 Auswertungssoftware 6 Literatur 7 Weblinks 8 EinzelnachweiseMessprinzip BearbeitenWahrend der Messung wird eine an einer Blattfeder dem sogenannten Cantilever befestigte nanoskopisch kleine Nadel zeilenweise in einem definierten Raster uber die Oberflache einer Probe gefuhrt Dieser Vorgang wird als Scannen englisch to scan rastern abtasten bezeichnet Durch die Oberflachenstruktur der Probe biegt sich dabei die Blattfeder positionsabhangig unterschiedlich weit Diese Verbiegung bzw Auslenkung der Spitze kann mit kapazitiven oder typischerweise optischen Sensoren gemessen werden und ist ein Mass fur zwischen der Spitze und der Oberflache wirkende atomare Krafte Neben den anziehenden langreichweitigen Van der Waals und Kapillarkraften treten starke abstossende Krafte mit geringer Reichweite auf Dies sind zum einen quantenmechanisch begrundete Abstossungen aufgrund des Pauli Prinzips zum anderen eine Coulomb Abstossung der Kernladung die beim Uberlappen der Elektronenhullen an Bedeutung gewinnt Die Uberlagerung dieser Krafte wird haufig mit dem Lennard Jones Potential beschrieben Durch das punktweise Aufzeichnen der Auslenkungen bzw Krafte lasst sich wie bei einem Digitalfoto eine Abbildung der Probenoberflache erzeugen Jeder einzelne Bildpunkt steht dann fur eine bestimmte physikalische oder chemische Messgrosse siehe unten Die mogliche Auflosung des Bildes wird wie bei Profilometern hauptsachlich durch den Krummungsradius der Spitzen bestimmt er betragt in der Regel 10 bis 20 nm was je nach Rauheit der Probenoberflache laterale Auflosungen von 0 1 bis 10 nm erlaubt Dies reicht aus um im Idealfall sogar einzelne Atome abbilden zu konnen Damit hat das Rasterkraftmikroskop zusammen mit dem Rastertunnelmikroskop RTM bzw STM die hochste Auflosung aller mikroskopischen Techniken Zur exakten Bewegung der Nadel uber die Probe dienen Piezostellelemente mit deren Hilfe Scanbereiche von 1 µm 1 µm bis zu 150 µm 150 µm untersucht werden konnen Die Scangeschwindigkeit liegt typischerweise zwischen 0 5 und 10 Zeilen pro Sekunde hin und zuruck Bei normalen Bildauflosungen von 256 256 bis 512 512 Bildpunkten ergibt sich somit eine Messdauer von ungefahr 1 bis 20 Minuten pro Bild Moderne Anlagen verfugen uber eine sogenannte Tip Box welche verschiedene Arten von Messspitzen enthalten kann Das Gerat wechselt dann automatisch zur gewunschten Messspitze Bei den in der Halbleiterindustrie genutzten AFMs besteht ausserdem die Moglichkeit eine Poloniumquelle zu verwenden welche Fehlmessungen vermeiden soll indem es der elektrostatischen Aufladung der Probe und des Messgerats entgegenwirkt nbsp Kernstuck ist die Cantilever Messnadel hier eine benutzte in 1 000 facher Vergrosserung nbsp 3000 fache Vergrosserung nbsp 50 000 fache VergrosserungAufbau BearbeitenEine Messspitze englisch tip die sich auf einem elastisch biegsamen Hebelarm englisch cantilever befindet wird als Messsonde englisch probe in geringem Abstand uber die Probenoberflache gefuhrt Ein piezoelektrischer Scanner bewegt hierfur entweder die Spitze uber die Probe oder die Probe unter der feststehenden Spitze Die Verbiegungen des Hebelarms hervorgerufen durch Krafte zwischen Probe englisch sample und Spitze werden hochaufgelost gemessen meist indem ein Laserstrahl auf die Spitze gerichtet und der reflektierte Strahl mit einem Photodetektor aufgefangen wird Lichtzeigerprinzip Alternativ kann die Messung der Verbiegung des Hebelarms interferometrisch erfolgen Die Verbiegungen des Hebelarms geben Aufschluss uber die Oberflacheneigenschaften der Probe Ein wichtiges Element eines Rasterkraftmikroskops ist der Controller der die Bewegung des Scanners und der Probe bzw Spitze steuert sowie die Signale auswertet Die Bedienung des Gerats wird erleichtert wenn die Positionierung des Lasers und der Spitze durch ein lichtoptisches Mikroskop unterstutzt werden Eine atomar feine Spitze lasst sich dadurch erreichen indem man ein einzelnes Kohlenstoffmonoxid Molekul als Spitze verwendet 2 Betriebsmodi Bearbeiten nbsp Die drei Modi der AFM a Kontakt b Nicht Kontakt und c Intermittent ModusDas Rasterkraftmikroskop kann in verschiedenen Betriebsmodi betrieben werden Die Betriebsmodi konnen nach drei Systematiken geordnet werden je nachdem ob eine Bildgebung erfolgt bildgebend spektroskopisch welche Wechselwirkungen fur die Messungen genutzt werden Kontakt Modus Nicht Kontakt Modus Intermittierender Modus wie die Bewegung der Nadel geregelt wird Constant height Modus Constant force amplitude ModusBildgebende Verfahren Bearbeiten Kontakt Modus Bearbeiten In allen Kontakt Messmethoden steht die Messspitze in direktem mechanischem Kontakt mit der zu vermessenden Oberflache Zwischen den Elektronenhullen der Atome an der Oberflache und der sie beruhrenden Messspitze entsteht dabei eine starke elektrostatische Abstossung ungeregelt Der constant height mode englisch fur Modus mit konstanter Hohe ist die alteste Messmethode des Rasterkraftmikroskops da hierbei an die Regelungstechnik nur sehr geringe Anforderungen gestellt sind Beim Abrastern der Probe verbiegt sich die Abtastnadel entsprechend der Struktur der Oberflache Da dadurch umso grossere Krafte auftreten je grosser die Unebenheiten auf der Oberflache sind eignet sich diese Methode vor allen Dingen fur sehr glatte und harte Oberflachen wie Spaltflachen von Kristallen Da keine Regelung senkrecht zur Probenoberflache erfolgen muss konnen bei dieser Methode relativ hohe Messgeschwindigkeiten bis uber 10 Zeilen pro Sekunde erreicht werden Die gesamte Information uber die Topografie der Oberflache ist im Auslenkungssignal der Blattfeder enthalten geregelt im constant force mode englisch fur Modus mit konstanter Kraft wird dagegen der Aufhangungspunkt der Blattfeder mithilfe eines Piezostellelements so gesteuert dass die Auslenkung des Cantilevers und damit die Kraft zwischen Spitze und Probe moglichst gleich bleibt Um das zu erreichen wird das Auslenkungssignal der Blattfeder als Regelgrosse in einen Regelkreis eingespeist der die Bewegung der Blattfederaufhangung bestimmt Da Regelkreise nur eine endliche Geschwindigkeit aufweisen ist diese Messmethode auf niedrigere Geschwindigkeiten begrenzt Mit den heute handelsublichen Rasterkraftmikroskopen ist derzeit eine maximale Messgeschwindigkeit von etwa 3 bis 4 Zeilen pro Sekunde moglich Obwohl durch die Regelung die auf die Oberflache ausgeubten Krafte reduziert werden konnen bleibt trotzdem eine Restbelastung erhalten Bei einer guten Regelung ist die Information uber die Topographie der Oberflache in der Stellgrosse des Piezostellelements enthalten Nicht Kontakt Modus NC AFM Bearbeiten nbsp Die Oberflache von Natriumchlorid mit dem Kraftmikroskop im Nicht Kontakt Modus abgebildet wobei die Anordnung der einzelnen Atome als Muster von Erhebungen und Vertiefungen zu erkennen ist Der Nicht Kontakt Modus englisch non contact nc mode oder auch dynamic mode gehort zur Familie der dynamischen Anregungsmodi wobei der Federbalken durch eine externe periodische Kraft zu Schwingungen angeregt wird Einige Gerate besitzen dazu eigens ein zusatzliches Piezoelement das direkt beim Federbalken angebracht ist Speziell im Nicht Kontakt Modus wird dabei das Prinzip der Selbsterregung ausgenutzt Das Schwingungssignal des Federbalkens wird direkt mit einer Phasenverschiebung von 90 wieder an das Anregungselement ruckgekoppelt das heisst ein geschlossener Schwingkreis entsteht Damit schwingt der Balken grundsatzlich immer an seiner Resonanzfrequenz Wenn jetzt zwischen der Spitze des Federbalkens und der zu untersuchenden Probenoberflache Krafte auftreten so andert sich die Resonanzfrequenz des Schwingkreises Diese Frequenzverschiebung ist ein Mass fur die Kraftwechselwirkung und wird als Regelsignal beim Abrastern der Oberflache genutzt Der Federbalken kann auch mit einer festen Frequenz angeregt werden die Verschiebung der Resonanzfrequenz ergibt dann eine Phasenverschiebung zwischen Anregung und Schwingung Der Nicht Kontakt Modus wird ublicherweise im Vakuum oder auch Ultrahochvakuum eingesetzt und erzielt dort die hochsten Auflosungen im Vergleich zu den anderen Betriebsmodi des Rasterkraftmikroskops 3 Im Gegensatz zum auch hochauflosenden Rastertunnelmikroskop welches atomare Auflosung auf elektrisch leitenden Proben erreicht konnen hiermit sogar einzelne Atome und Molekule auf elektrisch isolierenden Oberflachen bildlich dargestellt werden Intermittierender Modus Bearbeiten Der intermittierende Modus englisch intermittent contact mode unter anderem auch tapping mode genannt gehort auch zur Familie der dynamischen Anregungsmodi Im Gegensatz zum Nicht Kontakt Modus wird in diesem Fall die Anregung extern bei einer festen Frequenz nahe der Resonanzfrequenz des Federbalkens vorgenommen Wechselwirkungskrafte zwischen der Spitze des Federbalkens und der Probenoberflache verandern die Resonanzfrequenz des Systems wodurch sich die Schwingungsamplitude und die Phase zwischen Anregung und Schwingung andern Meistens wird die Schwingungsamplitude als Regelsignal beim Abrastern der Probe genutzt das heisst ein Regelkreis versucht die Amplitude konstant zu halten indem der Abstand und somit die Kraftwechselwirkung zwischen Balkenspitze und Probe angepasst wird Dieser Modus wird ublicherweise bei Messungen unter Umgebungsbedingungen oder auch in Flussigkeiten genutzt und hat dadurch weite Verbreitung gefunden Andere Messgrossen Bearbeiten Uber die einfache Messung der Oberflachentopographie hinaus konnen mit dem AFM weitere physikalische Eigenschaften untersucht werden Bei allen Messprinzipien liegt aber einer der oben aufgefuhrten Messmodi zu Grunde nbsp MFM Magnetfeldmessung an einer 2 GB FestplatteMagnetkraftmikroskopie englisch magnetic force microscopy MFM Sie dient zur Untersuchung der lokalen Magnetstarke in der Probe und wird z B bei der Entwicklung von Festplattenlaufwerken eingesetzt Die Messung erfolgt im Nicht Kontakt Modus wobei die verwendete Abtastnadel dabei zusatzlich mit einem ferromagnetischen Material beschichtet ist Die Messung selbst erfolgt dann fur jede Bildzeile in zwei Durchlaufen Im ersten Durchlauf wird mit einem der oben beschriebenen Messmodi zunachst das Hohenprofil der Probe ermittelt Danach wird im zweiten Durchlauf dieses Oberflachenprofil der Probe noch einmal abgefahren und zwar so dass die Messnadel einen konstanten Abstand zur Oberflache aufweist typisch unter 100 nm Die gesammelten Informationen kommen nun nicht mehr durch eine mechanische Auslenkung der Messnadelspitze zustande sondern durch die je nach lokaler Feldstarke unterschiedlich stark wirkenden magnetischen Anziehungskrafte nbsp Prinzip der Reibungskraftmessung LFM Reibungskraftmessung englisch latera oder friction force measurement LFM bzw FFM Die Messung erfolgt im Constant force Kontakt Modus Wahrend des Abrasterns der Oberflache wird zusatzlich das Verkippungssignal des Cantilevers aufgezeichnet Abhangig von der Reibung zwischen Abtastnadel und Oberflache verdreht sich der Cantilever unterschiedlich stark Dadurch konnen Gebiete unterschiedlicher Reibung unterschieden werden und somit Aussagen uber die Materialzusammensetzung in der Probenoberflache getroffen werden nbsp Schematischer Aufbau einer chemischen Sonde fur die chemische Kraftmikroskopie Chemische Kraftmikroskopie englisch chemical force microscopy CFM Die chemische Kraftmikroskopie Innovationspreis Baden Wurttemberg 2003 ermoglicht die nanometergenaue topographische und spezifische chemische Abbildung beliebiger Oberflachen dabei verwendet sie chemisch einheitlich modifizierte Sondenspitzen und verschiedene liquide Abbildungsmedien so dass immer nur eine ganz spezifische Wechselwirkung mit der Oberflache auftritt Eine speziell aufbereitete Messsonde moglicher Sondenradius kleiner 3 nm der Rasterkraftmikroskopie wird mit einer einzigen chemischen Endgruppe wie zum Beispiel OH CH3 CF3 NH2 oder COOH dicht belegt Durch die nun chemisch einheitliche Oberflache der Sonde und durch die Verwendung von Wasser gepufferten Losungen oder Losungsmitteln wie Hexadekan als Abbildungsmedium wird erreicht dass im Gegensatz zur normalen Rasterkraftmikroskopie nur ganz spezifische Wechselwirkungen zwischen CFM Sonde und der abzubildenden Oberflache auftreten Damit wird eine chemische Selektivitat der CFM Sonde erzielt Die Starke der an einem Ort der Oberflache gemessenen spezifischen Wechselwirkung erlaubt Ruckschlusse uber die Dichte der spezifisch detektierten chemischen Endgruppen der Oberflache Beim zeilenweisen Abtasten der Oberflache wird die chemische Sonde an jedem Messpunkt mit der Oberflache in Kontakt gebracht und wieder getrennt Digitaler Pulsed Force Mode Bei diesem physikalischen Vorgang werden simultan die Starke der Wechselwirkung die Steifigkeit der Oberflache sowie weitere chemische bzw physikalische Grossen bestimmt und jedem Bildpunkt zugeordnet 4 Elektrochemische Rasterkraftmikroskopie englisch electrochemical scanning microscopy EC AFM Die elektrochemische Rasterkraftmikroskopie ermoglicht die Abbildung der Topographie bei gleichzeitiger Kontrolle des elektrochemischen Potentiales der Probe Es ist somit simultan moglich topographische und elektrochemische Eigenschaften von Elektrodenoberflachen zu erfassen Strom Spannungs Mikroskopie englisch current sensing atomic force microscopy CS AFM Im Kontaktmodus wird zwischen Probe und Spitze eine Spannung angelegt und der entstehende Strom zusatzlich zu den topographischen Informationen ausgegeben Fur diese Messtechnik wird eine spezielle mit einem leitenden Material beschichtete Messpitze benotigt Generell kommen dafur verschiedene Spitzen in Frage haufig werden Siliziumnitridspitzen mit Platinbeschichtung verwendet Raster Kelvin Mikroskopie englisch kelvin force microscopy KFM oder surface potential imaging Auch in diesem Modus wird eine Messspitze Kelvin Sonde aus leitendem Material verwendet Die Messspitze und die Probe haben im Allgemeinen eine unterschiedliche Austrittsarbeit Dadurch tritt im Falle eines leitenden Kontaktes zwischen der Probenoberflache und der Messspitze eine Spannung auf welche zur Messung von elektrostatischen Charakteristika der Oberflache genutzt werden kann So erlaubt die KFM Technik eine Aussage uber die Austrittsarbeit und den ortsaufgelosten Spannungsverlauf im Vergleich zur Topografie 5 6 Spektroskopische Verfahren Bearbeiten Hier wird das AFM nicht zum Aufnehmen eines Bildes verwendet sondern um die elasto plastischen Eigenschaften der Probe an einer vordefinierten Stelle zu untersuchen Kraft Abstands Kurven Bearbeiten nbsp Typische Kraft Abstands Kurven a Idealfall b typische Kurve c haufigstes Artefakt siehe Text Zur Messung von Kraft Abstands Kurven wird der Cantilever einmal oder mehrmals auf die Probe abgesenkt mit definierter Kraft aufgedruckt und wieder von der Probe entfernt Dabei wird die auf die Messnadel wirkende Kraft in Abhangigkeit von der Spitzenposition aufgezeichnet Aus den entstandenen Kurven lassen sich dann Ruckschlusse auf verschiedene Eigenschaften des Materials und der Oberflache gewinnen wie zum Beispiel uber die Adhasionskrafte und die Elastizitat 7 Um die Messgenauigkeit zu erhohen und Artefakte z B durch Gerausche zu eliminieren wird normalerweise nicht eine einzelne Kurve sondern eine Kurvenschar ein sogenanntes Force Volume aufgenommen Aus diesen wird dann eine Durchschnittskurve gebildet und ausgewertet Die Abbildung rechts zeigt typische Kraft Abstands Kurven die sich bei einer solchen Messung ergeben konnen Dabei reprasentiert die blaue Kurve jeweils den Annaherungsprozess die rote das Zuruckziehen der Spitze Im Bild rechts zeigt a den Idealfall der Messung auf einer rein elastischen Probe Der horizontale Abschnitt in der rechten Bildhalfte reprasentiert die Nulllinie Kraftkurven werden normalerweise immer von der Nulllinie aus gelesen bevor die Spitze in Kontakt mit der Oberflache kommt Nahert sich die Spitze der Probe an kommt es schliesslich zu einem Sprung der Spitze auf die Oberflache der durch kurzreichweitige attraktive Krafte hervorgerufen wird Anschliessend steigt die Kraft proportional mit dem weiteren Annahern an sogenanntes Kontaktregime Nachdem die Bewegung am Maximum umgekehrt wurde fallt die Kurve genauso linear wieder ab bleibt aber an der Oberflache haften bis die Federkraft des Cantilevers grosser als die Adhasionskrafte der Oberflache wird und der Federbalken wieder in seine Nullposition springt Im Bild rechts schematisiert b eine typische Kraftkurve auf vielen Probentypen Wahrend die Nulllinie und der Sprung in den Kontakt nicht von Bild a abweichen erkennt man im Kontaktregime dass die Linie nicht mehr linear ist sondern zunachst flacher ist und dann steiler wird Dies kann zum einen durch eine Verhartung des Materials wahrend des Eindruckens zustande kommen elasto plastisches Verhalten oder zum anderen dadurch dass bei dunnen Proben mit zunehmender Eindruckung die hartere Probenunterlage die Messung beeinflusst Aus der Hysterese zwischen den Annaherungs und Ruckzugskurven kann die an der Probe verrichtete Arbeit berechnet werden Schliesslich demonstriert c im Bild das haufigste Artefakt bei Kraft Abstands Messungen Im Unterschied zu den Bildern a und b liegt hier die Ruckzugskurve im Kontaktregime oberhalb der Annaherungskurve das heisst scheinbar sind die Krafte beim Zuruckziehen der Spitze hoher als beim Annahern Das Artefakt kommt meist durch Nichtlinearitaten der Piezostellelemente im Kraftmikroskop zustande Aufgrund dieser und anderer auftretender Artefakte ist sowohl bei der Kalibrierung des Gerates als auch bei der Auswertung der Kraftkurven ein grosses Mass an Sorgfalt und Erfahrung notig Einzelmolekulkraftspektroskopie Bearbeiten Ein ahnliches Verfahren wie bei den Kraft Abstands Kurven kann auch verwendet werden um Bindungskrafte in einzelnen Molekulen wie beispielsweise Proteinen zu messen 8 9 10 Dabei wird z B das zu messende Molekul mithilfe spezieller Molekule kovalent an einen Probentrager und an die Messspitze gebunden und dann durch zuruckziehen der Messspitze gestreckt Da die Faltung von Proteinen durch Wasserstoffbrucken oder noch schwachere Bindungen zustande kommt wird dadurch das Molekul zunachst vollstandig entfaltet bevor es letzten Endes zu einem Reissen einer der kovalenten Bindungen im Molekul oder an der Oberflache kommt In der zugehorigen Kraft Abstands Kurve ist das Entfalten an einer sagezahnartigen Struktur zu erkennen Ein Verstandnis der Messergebnisse ist ohne zumindest grundlegende molekulare Kenntnisse nicht erreichbar Storungen wahrend der Messung BearbeitenDie Auswertung der wahrend der Messungen gewonnenen Daten bedarf einer ausfuhrlichen Analyse da wahrend jeder Messung Storungen auftreten konnen und die Daten zudem durch systembedingte Fehler uberlagert werden Ein grundlegendes Problem bei allen Abbildungen mit einer endlich grossen Messspitze ist dass die Messdaten nicht die tatsachliche Probenoberflache darstellen sondern eine Faltung der Geometrie der Spitze mit der Struktur der Oberflache 11 12 Neben den systembedingten Fehlern konnen wahrend der Messung verschiedene Storungen auftreten Vibrationen Diese kommen zum einen durch Gebaudeschwingungen oder Trittschall zustande AFM Messplatze werden deshalb haufig auf schwingungsisolierten Tischen aufgebaut meist bestehend aus dicken Marmorplatten auf dampfenden Druckluftfussen oder auf mit Piezoelementen aktiv gedampften Tischen Zusatzlich stellt bei Messungen unter Normaldruck der akustische Schall der uber die Luft direkt auf den Cantilever ubertragen wird eine starke Storquelle dar Dieses umso mehr je naher die Resonanzfrequenz des Cantilevers zum Frequenzbereich normaler Gerausche liegt Aus diesem Grund ist es sinnvoll AFMs in besonderen Schallschutzboxen zu betreiben Falls es in Anbetracht der zu untersuchenden Probe moglich ist konnen auch Gerate die unter Vakuumbedingungen arbeiten genutzt werden Thermischer Drift Durch thermische Ausdehnungen zwischen Probe und Cantilever konnen im Verlauf eines Messintervalls Verschiebungen von einigen Nanometern auftreten was bei Bildern mit hoher Auflosung als Verzerrung sichtbar wird Interferenzerscheinungen Bei stark reflektierenden Proben kann es vorkommen dass ein Teil des Laserstrahls von der Probenoberflache reflektiert wird und im Photodetektor mit dem Anteil der vom Cantilever kommt interferiert Dies macht sich in senkrecht zur Scan Richtung verlaufenden Streifen bemerkbar die dem eigentlichen Hohenbild uberlagert sind Statische Aufladungen Besonders bei MFM Messungen nichtmetallischer Proben konnen elektrische Ladungen die von der Spitze aufgesammelt werden die Messungen verfalschen oder ganz unmoglich machen 13 Um diese Aufladungen zu vermeiden sollten Probe und Cantilever auf dem gleichen Massepotential liegen Nichtmetallische Proben konnen dazu mit einer feinen Goldschicht bedampft werden Wo das nicht moglich ist kann auch mit einer radioaktiven Quelle die Luft ionisiert werden was einen Potentialausgleich der unerwunschten elektrischen Ladungen bewirkt Sind die Aufladungen uber die Messflache konstant konnen diese auch uber die Steuerungssoftware bzw den Regelkreis der Messanordnung ausgeglichen werden Auswertungssoftware BearbeitenBei professionellen AFMs ist gewohnlich eine Auswertungssoftware im Ansteuerprogramm der Hardware integriert Die Datenformate sind dabei meist herstellerabhangig da neben reinen Bilddaten auch die Einstellungen der jeweiligen Messung wie z B die Scangeschwindigkeit mitgespeichert werden sollen Daruber hinaus lassen sich die erstellten Messbilder auch in bekannte Datenformate wie BMP oder JPEG Dateien konvertieren Fur Macintosh Rechner gibt es die auf NIH Image basierende proprietare Messsoftware Image SXM die unter anderem die Rohdaten vieler Rasterkraft und Rastertunnelmikroskope zu verarbeiten vermag Fur GNU Linux Microsoft Windows Mac OS X und FreeBSD ist die freie Auswertesoftware Gwyddion verfugbar die ebenfalls eine Vielzahl unterschiedlicher Rohdatenformate importieren kann Sie bietet neben umfangreichen eingebauten Funktionalitaten weiterhin die Moglichkeit durch Module in diversen Programmiersprachen flexibel erweitert zu werden 14 Literatur BearbeitenR Wiesendanger Scanning Probe Microscopy and Spectroscopy Methods and Applications Cambridge University Press Cambridge 1994 ISBN 0 521 42847 5 englisch B Parkinson Procedures in Scanning Probe Microscopies John Wiley and Sons Ltd 1997 englisch B Cappella G Dietler Force distance curves by atomic force microscopy In Surface Science Reports Band 34 Nr 1 3 1999 S 1 104 doi 10 1016 S0167 5729 99 00003 5 Franz Josef Giessibl Advances in atomic force microscopy In Reviews of Modern Physics Band 75 Nr 3 2003 S 949 983 doi 10 1103 RevModPhys 75 949 Alex de Lozanne Sensors for Proximal Probe Microscopy Encyclopedia of Sensors EOS 2005 EOS Online B Voigtlander Atomic Force Microscopy Springer 2019 ISBN 978 3 03013653 6 doi 10 1007 978 3 030 13654 3 Weblinks Bearbeiten nbsp Commons Rasterkraftmikroskop Sammlung von Bildern Videos und Audiodateien Nobelpreistrager und Erfinder des Rasterkraftmikroskops Gerd Binnig uber Funktionsweise Entwicklungsprozess und Anwendungen vom 18 August 2010 Ubersichtsartikel des Deutschen Patent und Markenamts Linkkatalog zum Thema Hersteller von Rasterkraftmikroskopen englisch bei curlie org ehemals DMOZ ImageSXM Die freie Messsoftware fur Apple Macintosh von Steve Barrett Gwyddion Die freie Auswertesoftware fur Windows und Unix Systeme Nanotec Electronica freie Auswertungssoftware WSXM zur Nachbearbeitung von Kraftmikroskopie Bildern 15 FAFM First AFM on Mars enthalt Animationen zur Funktionsweise des AFM Rasterkraftmikroskopie im Schulerlabor Einfache Erklarungen zum Aufbau und zur Funktionsweise eines AFMEinzelnachweise Bearbeiten G Binnig C F Quate Ch Gerber Atomic Force Microscope In Physical Review Letters Band 56 Nr 9 1986 S 930 933 doi 10 1103 PhysRevLett 56 930 Bild der Wissenschaft 4 2011 Franz Josef Giessibl S Hembacher H Bielefeldt J Mannhart Subatomic features on the silicon 111 7 7 surface observed by atomic force microscopy In Science 289 2000 S 422 425 doi 10 1126 science 289 5478 422 PDF PDF M Schneider M Zhu G Papastavrou S Akari H Mohwald Chemical pulsed Force Microscopy of single polyethylenemine Molecules in aqueous solution In Langmuir 18 2002 S 602f M Nonnenmacher M P O Boyle and H K Wickramasinghe Appl Phys Lett 58 1991 2921 M Nonnenmacher M P O Boyle and H K Wickramasinghe Ultramicroscopy 42 44 1992 268 B Cappella P Baschieri C Frediani P Miccoli C Ascoli Force distance curves by AFM In IEEE Engineering in Medicine and Biology 16 Nr 2 1997 S 58 65 G U D A Kidwell R J Colton Sensing discrete streptavidin biotin interactions with atomic force microscopy In Langmuir 10 Nr 2 1994 S 354 357 V T Moy E L Florin H E Gaub Intermolecular forces and energies between ligands and receptors In Science 266 Nr 5183 1994 S 257 259 R H Eibl V T Moy Atomic force microscopy measurements of protein ligand interactions on living cells In G Ulrich Nienhaus Hrsg Protein Ligand Interactions Humana Press Totowa NJ 2005 ISBN 1 58829 372 6 S 437 448 K L Westra A W Mitchell D J Thomson Tip Artifacts in Atomic Force Microscope Imaging of Thin Film Surfaces In Journal of Applied Physics 74 Nr 5 1993 S 3608 3610 doi 10 1063 1 354498 K L Westra D J Thomson Atomic Force Microscope Tip Radius Needed for Accurate Imaging of Thin Film Surfaces in Journal of Vacuum Science and Technology B 12 Nr 6 1994 S 3176 3181 doi 10 1116 1 587495 L Emerson G Cox Charging artefacts in atomic force microscopy In Micron 25 Nr 3 1994 S 267 269 doi 10 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