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Cantilever


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Cantilever für ein Rasterkraftmikroskop

Als Cantilever wird die Messnadel von Rasterkraftmikroskopen (AFM) bezeichnet. Diese besteht typischerweise aus ca. 3 4 mm langen und 1 6 mm breiten (blaue Markierung im Bild) an der sich durch Ätztechnik hergestellte Biegefeder von 100 bis 300 µm Länge 20 bis 80 µm Breite 1 bis 3 µm Dicke befindet. Die Fläche dient dabei nur zum Einspannen in AFM-Messkopf. Als Ausgangsmaterial zur Herstellung werden üblicherweise Silizium - Wafer verwendet wie sie aus der Halbleiterindustrie sind. Neben Silicium dient auch das sehr Siliciumnitrid (Si3N4) als Material für Cantilever.

Die eigentliche Messnadel hat an ihrem Ende den so genannten Tip - eine die idealerweise auf eine Breite von nur Atomen zuläuft. Die Spitzenradien betragen bei gewöhnlichen 10 bis 15 nm bei besonders scharfen 5 nm und weniger (siehe Vergrößerung im unteren Cantilever werden - bedingt durch ihre Geometrie mit einer Resonanzfrequenz von wenigen KiloHertz (kHz) bis hin zu 300 kHz und Federkonstanten zwischen 0 01 und 40 N / m hergestellt.

Für die unterschiedlichen Messmodi die unter Begriff Rasterkraftmikroskop genauer beschrieben sind ist es nötig der Cantilever elektrisch leitend ist. Zu diesem werden mit Platin oder Gold besputterte oder bedampfte Messnadeln angeboten. Weiterhin gibt auch AFM-Tips mit magnetisierbaren Oberflächen auf die ferromagnetische Substanzen aufgebracht sind. Die dabei verwendeten sind nur wenige 10 nm dick um nicht den Spitzenradius und letztlich die Auflösung des Geräts zu verschlechtern. wird auch die Rückseite mit Aluminium bedampft sie den Laserstrahl besser reflektieren mit dem ihre Auslenkung AFM detektiert wird.

Alternativ zu der im Bild gezeigten Balkenform gibt es auch noch Cantilever die von einem breiten Teil am Substrat nach hin spitz zulaufen. Diese haben eine höhere gegen Torsionskräfte die bedingt durch die waagerechte Scanbewegung AFMs auftreten und meist als Störung empfunden




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