Dr. Holland-Moritz - H O M E P A G E
    Fachbereich Informatik , Fachhochschule Köln / Abt. Gummersbach


    Microglider


      styropor bild Styropor, Meßbereich 225x225 mu x mu.

    Projektlaborplatz Rastersondenmikroskopie :


    Im Fachbereich Informatik wird ein Rastersondenmikroskop (RSM) betrieben, das fachbereichsübergreifend eingesetzt wird. Dieses Gerät ist von einem Rasterelektronenmikroskop zu unterscheiden, das im Fachbereich Maschinentechnik (Prof. Winkel) betrieben wird.

    Das Rastersondenmikroskop kann durch Abtasten die Topographie einer Oberfläche dreidimensional aufzeichnen. Das Grundprinzip des RSM ist denkbar einfach. Eine sehr feine Spitze wird tastend über die Oberfläche gefahren und dabei in konstantem Abstand zu dem jeweiligen Oberflächenpunkt gehalten. Hierzu können verschiedene Meßsignale genutzt werden, z.B. beim Rastertunnelmikroskop der Tunnelstrom, beim Kraftmikroskop molekulare Kräfte und bei dem hier genutzten Gerät die Schwingungsamplitude (s.u.). Die Bewegungen der Spitze oder gegebenfalls der Probe (je nach Ausführung des Mikroskopes) wird i.a. durch Piezokristalle ausgeführt, die sich durch Anlegen einer Spannung reproduzierbar dehnen lassen. Die Genauigkeit in der Ausdehnungsänderung ist besser als ein Atomdurchmesser. Daher ist bei Kraft- bzw. Tunnelmikroskopen, bei denen die Spitze in einem Abstand von nur wenigen Nanometern über die Oberfläche bewegt wird, atomare Auflösung problemlos erreichbar. Bei dem hier betriebene Gerät - dem MicroGlider der Fa. F.R.T. - wird auf atomare Auflösung verzichtet, um einen möglichst großen Hub zu ermöglichen. Während bei den oben erwähnten Geräten nur ein Hub von maximal 12 mu möglich ist, erreicht der Microglider einen Hub von 200 mu. Das ermöglicht gröbere Strukturen, d.h. technisch relevante Materialien, zu untersuchen.

    Beim MicroGlider wird eine Diamantspitze benutzt, die auf einer feinen Stimmgabel montiert ist. Die benutzte Sensortechnik beruht auf der Änderung der Resonanzfrequenz bzw. der damit verbundenen Änderung der Schwingungsamplitude bei Änderung der Dämpfungsbedingungen. Es wird nun ausgenutzt, daß die Dämpfung von der Höhe der Luftsäule zwischen Spitze und Probenoberfläche abhängt. Damit der Effekt optimal ist, muß der Abstand zwischen Spitze und Oberfläche aber genügend groß sein. Der Arbeitsabstand ist in diesem Fall ca. 100 nm, also erheblich höher als bei den klassischen RSMs. Dies ist auch der Grund, warum die atomare Auflösung bei weitem nicht erreicht wird; für technische Anwendungen ist dies aber auch nicht nötig. Über eine feedback Methode wird der Abstand zwischen Spitze und Oberfläche konstant gehalten. Das eigentliche Meßsignal, das bildlich dargestellt wird, ist die Piezospannung , die diesen festen Abstand reguliert.

    Die (x,y)-Bewegung wird beim MicroGlider am Probentisch durchgeführt. Der an der FH-Köln / Abteilung Gummersbach zur Verfügung stehende MicroGlider verfügt seit neustem über zwei Probentische, die zwei Scanbereiche zulassen.

    Hier einige technische Daten :

    Scanbereich : 400 mu x 400 mu                
    maximaler Hub : 200 mu
    horizontale Auflösung : 100 nm
    vertikale Auflösung :   20 nm
    Scanbereich : 5 mm x 5 mm
    maximaler Hub : 200 mu
    horizontale Auflösung : 100 nm
    vertikale Auflösung :   50 nm


    Beispielmessungen :

  • Papier3
    2d Ansicht von Papier.
  • Styropor
    Styropor 3D Darstellung.


  • Beispielreihen
    Beispiele von Meßreihen und Erklärungen zur Meßanalyse.



Neben der Aufnahme von Meßdaten, die im Rahmen von Projekten mit anderen Instituten durchgeführt werden, werden im Institut für Informatik in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Stenzel Projekte zur Lösung von Problemen zur Korrektur von Abbildungsfehlern bearbeitet. Mehr Information incl. einiger Meßresultate finden Sie auf der Informationswand gegenüber dem Laborraum 1802. Wer Interesse an dieser Thematik hat, kann sich auch wenden an :