如何挑選AFM探針

建議：強(qiáng)烈建議客戶根據(jù)自己的需求對每個(gè)參數(shù)做一步步的篩選，因?yàn)槊奎c(diǎn)擊一次“篩選”，左側(cè)篩選欄都會(huì)只保留出滿足您要求的探針型號和參數(shù)（包括數(shù)量），這樣對您的進(jìn)一步篩選起著指導(dǎo)作用。當(dāng)然，您也可以一下子選擇自己想查的幾個(gè)參數(shù)，再點(diǎn)擊“篩選”，但是不太推薦，因?yàn)橐淮芜x擇多個(gè)參數(shù)，有時(shí)導(dǎo)致要求苛刻，會(huì)把潛在滿足您要求的探針過濾掉。


布魯克常用探針選型指南



材料樣品

 

 

大氣環(huán)境

液下環(huán)境

智能成像

高分辨

ScanAsyst-Air  , SNL-10 

ScanAsyst-Fluid + , SNL-10  

 

一般成像

DNP-10 

ScanAsyst-Fluid , DNP-10 

輕敲模式

較軟樣品/相位成像

OLTESPA-R3 ,  RFESPA-75

SNL-10   , DNP-10   

 

一般樣品

TESPA-V2 , RTESPA-300  

SNL-10   , DNP-10  

 

快速掃描

Fastscan-A

Fastscan-B, Fastscan-C  

接觸模式

一般成像

SNL-10   ,DNP-10 , MLCT  

SNL-10   , DNP-10  , MLCT  

 

摩擦力顯微鏡

ORC8-10, SNL-10， DNP-10   

ORC8-10,  SNL-10 , DNP-10  

 

電磁學(xué)測量

靜電力顯微鏡

MESP-RC-V2 ，MESP-V2， SCM-PIT-V2

磁力顯微鏡

MESP-RC-V2 ，MESP-V2

表面電勢測量

PFQNE-AL ，MESP-RC-V2， MESP-V2，OSCM-PT-R3 ，SCM-PIT-V2

導(dǎo)電原子力/隧穿原子力

MESP-RC-V2 ，MESP-V2， SCM-PtSi，OSCM-PT-R3 ，SCM-PIC-V2， SCM-PIT-V2

峰值力隧穿原子力顯微鏡

PFTUNA ，MESP-RC-V2， MESP-V2，SCM-PtSi ，SCM-PIT-V2

掃描電容顯微鏡

OSCM-PT-R3 ，SCM-PIC-V2， SCM-PIT-V2

掃描擴(kuò)散電阻顯微鏡

SSRM-DIA ，DDESP-V2， DDESP-FM-V2，OSCM-PT-R3 ，SCM-PtSi, SCM-PIT-V2

壓電力響應(yīng)顯微鏡

DDESP-V2 ， DDESP-FM-V2  ， MESP-RC-V2 ，  MESP-V2 ， OSCM-PT-R3  ， SCM-PtSi, SCM-PIT-V2

 

生物樣品

生物小分子

一般成像

MLCT， DNP-10，DNP-S

高分辨

SNL-10 ，Fastscan-D， AC40

細(xì)胞

一般成像

MLCT， DNP-10

力學(xué)測量

MLCT-BIO，DNP-10 ，ScanAsyst-Fluid， PFQNM-LC-A-CAL

探針修飾

修飾小球

NP-O10

修飾分子

NPG-10

 

用于高分辨成像的超探針

Dimension Icon

大氣環(huán)境

ScanAsyst-Air-HPI，PeakForce-HiRs-SSB

液下環(huán)境

PeakForce-HiRs-F-B

Dimension Fastscan

大氣環(huán)境

PeakForce-HiRs-SSB*，PeakForce-HiRs-F-A

液下環(huán)境

Fastscan-D-SS

*setpoint need to be around 100pN

 

力學(xué)測量

楊氏模量（E）

探針類型

彈性常數(shù)（K）

0.7Mpa<E<20Mpa

SNL-10 ; SCANASYST-AIR*

0.5N/m

1Mpa<E<100Mpa

SAA-HPI-30

0.25N/m

5Mpa<E<500Mpa

AD-2.8-AS；AD-2.8-SS

2.8N/m

RTESPA-150

5N/m

10Mpa<E<1Gpa

RTESPA-150-30

200Mpa<E<2Gpa

AD-40-AS；AD-40-SS

40N/m

RTESPA-300

100Mpa<E<10Gpa

RTESPA-300-30

1Gpa<E<20Gpa

RTESPA-525 ; RTESPA-525-30

200N/m

10Gpa<E<100Gpa

DNISP-HS; PDNISP-HS

450N/m

可下載的探針選型資料，如下：


Calibrated Probes - 武漢瑞德儀科技有限公司 (rdytec.com)

力學(xué)測量選針表 - 武漢瑞德儀科技有限公司 (rdytec.com)


每個(gè)探針都有三部分組成：tip（針尖），cantilever（懸臂梁），substrate（基片）

大部分材料都是硅或者氮化硅。

一般懸臂梁的形狀有：矩形和三角形、Special。

1）懸臂的主要參數(shù)有：spring constant（彈性系數(shù)）、resonance frequency（共振頻率）、懸臂長度（寬度厚度等）、懸臂形狀、懸臂的鍍層、懸臂材料、懸臂梁的數(shù)目等；
2）針尖tip的主要參數(shù)有：tip radius、tip geometry、tip coating、tip height等；
3）不同的探針具體有不同的用途， 所以我們也從適合的樣品（sample）類型、適合的AFM機(jī)型（包括非Bruker品牌的afm機(jī)型）、適合的工作模式（work mode）、適合的應(yīng)用（application）對探針做了分類，可以在探針左邊的帥選欄里進(jìn)行相應(yīng)的篩選和查詢。


如何挑選AFM探針

1）確認(rèn)待測物（詳情可以參見探針左側(cè)的相關(guān)篩選欄）
         如：高分子、無機(jī)物、細(xì)胞........
2）確認(rèn)AFM應(yīng)用（application，詳情可以參見探針左側(cè)的相關(guān)篩選欄）模式
         形貌、電性、液下成像、力曲線............
3）確認(rèn)掃描掃描的精度
挑選合適探針針尖1nm、2nm、7nm、10nm........?
4）確認(rèn)共振頻率和彈性系數(shù)（詳情可以參見探針左側(cè)的相關(guān)篩選欄）
         取決于掃描速度、工作模式（work mode，詳情可以參見探針左側(cè)的相關(guān)篩選欄）、待測物軟硬度等信息



注：探針網(wǎng)站里，呈現(xiàn)的都是常見的探針系列及型號，除此以外的 bruker（布魯克）探針型號（如：PFQNM-LC 、PEAKFORCE SECM 等探針）報(bào)價(jià)或者詳細(xì)參數(shù)，有需要的客戶線上線下咨詢探針銷售。


下面針對大部分探針系列逐一做簡要的說明。
關(guān)于不同系列探針后面的 A，AW，W；-HM，-HR，-LM 等說明，如下：

1）AD 系列探針，金剛石鍍層導(dǎo)電硅基探針，一盒 5 根。根據(jù)頻率和曲率半徑的不同，有不同的型號。

2）CDP 和 CDR 系列、EBD-CD 探針，主要用于 insight（全自動(dòng)原子力顯微鏡）機(jī)型上。

3）CLFC 系列探針，tipless
  • CLFC-NOBO 和 CLFC-NOMB 探針，用來做 calibration，用其自身已知的懸臂 Kref（彈性系數(shù)）值來校準(zhǔn)未知探針懸臂的 K 值。
  • 要校準(zhǔn)的懸臂的彈性系數(shù)一般應(yīng)該在 0.3Kref <K < 3Kref范圍內(nèi)。

4）CONTV 系列的探針，
  • -A 表示一盒 10 根針，且懸臂背面有 Al 鍍層；
  • -AW 表示一個(gè) wafer，大概有 300-400 根針，且懸臂背面有 Al 鍍層；
  • -W 表示一個(gè) wafer，但懸臂背面無鍍層（no coating)；
  •  只寫了 CONTV，表示一盒 10 根針，但懸臂背面無鍍層（no coating)
  • -PT 表示懸臂前面（含 tip）有 Ptlr 鍍層，導(dǎo)電

5）DDESP 系列和 DDLTESP-V2、DDRFESP40 探針，導(dǎo)電，有導(dǎo)電金剛石涂層 tip

6）DNISP 系列和 PDNISP、MDNISP-HS、NICT-MAP 探針，有手工制作的天然金剛石納米壓痕 tip，都可以做納米壓痕。

7）DNP 系列探針，每個(gè)型號懸臂背面都有 Gold 鍍層；
  • -10 表示一盒 10 根針且曲率半徑的標(biāo)稱值為 20nm；
  • DNP 后面啥數(shù)字沒有，表示一盒一個(gè) wafer，大概有 300-400 根針，且曲率半徑的標(biāo)稱值為 20nm；
  • -S10 表示一盒 10 根針且曲率半徑的標(biāo)稱值為 10nm；
  • DNP-S 后面啥數(shù)字沒有，表示一盒一個(gè) wafer，大概有 300-400 根針，且且曲率半徑的標(biāo)稱值為 10nm
8）ESP 系列的探針，
  • ESP 后面帶 A，表示一盒 10 根針，且懸臂背面有 Al 鍍層；
  • ESP 后面帶 AW 表示一個(gè) wafer，大概有 300-400 根針，且懸臂背面有 Al 鍍層；
  • ESP 后面帶 W 表示一個(gè) wafer，但懸臂背面無鍍層（no coating）；
  • 只寫了 ESP，表示一盒 10 根針，但懸臂背面無鍍層（no coating)。

9）Fastscan 系列探針，專門用在 Dimension FASTSCAN 這個(gè) AFM 機(jī)型上

10）FESP 系列的探針，

  • FESP 后面帶 A，表示一盒 10 根針，且懸臂背面有 Al 鍍層；
  • FESP 后面帶 AW 表示一個(gè) wafer，大概有 300-400 根針，且懸臂背面有 Al 鍍層；
  •  FESP 后面帶 W 表示一個(gè) wafer，但懸臂背面無鍍層（no coating）；
  • 只寫了 FESP，表示一盒 10 根針，但懸臂背面無鍍層（no coating)。
11）FIB 系列的探針，
  • -A 是一盒 5 根，且懸臂背面有 Al 鍍層；否則就是一盒 5 根，但懸臂背面無鍍層（nocoating）；
  • 不同 AFM 機(jī)型對應(yīng)的有不同型號的 FIB 探針，具體請?jiān)?AFM 探針篩選中查詢。
12）FMV 系列探針，
  • -A 表示一盒 10 根針，且懸臂背面有 Al 鍍層；
  • -AW 表示一個(gè) wafer，大概有 300-400 根針，且懸臂背面有 Al 鍍層；
  • -W 表示一個(gè) wafer，但懸臂背面無鍍層（no coating)；
  • 只寫了 FMV，表示一盒 10 根針，但懸臂背面無鍍層（no coating)
  • -PT 表示表示懸臂前面（含 tip）有 Ptlr 鍍層，導(dǎo)電
13）HAR 系列探針，
  • -A-10 表示一盒 10 根針，且懸臂背面有 Al 鍍層；
14）HMX 系列探針，
  • -10 表示表示一盒 10 根針，且懸臂背面有 Al 鍍層；
  • -W 表示一個(gè) wafer，且懸臂背面有 Al 鍍層；
15）LTESP 系列探針，
  • -A 表示一盒 10 根針，且懸臂背面有 Al 鍍層；
  • -AW 表示一個(gè) wafer，大概有 300-400 根針，且懸臂背面有 Al 鍍層；
  • -W 表示一個(gè) wafer，但懸臂背面無鍍層（no coating)；
  • 只寫了 LTESP，表示一盒 10 根針，但懸臂背面無鍍層（no coating)；
16）MESP 系列探針，導(dǎo)電，懸臂前面（含 tip）有 Magnetic CoCr 導(dǎo)電涂層
  • -HM 表示高磁距 high moment；
  • -HR 表示高分辨高磁矩（high-resolution, high moment）;
  • -LM 表示 low moment；
17）MLCT 系列，
  • -bio 和-bio-DC 是為生物樣品優(yōu)化的探針，tip 的形狀和高度跟 MLCT 不一樣，而且-bio-DC 有熱漂補(bǔ)償，因此對于細(xì)胞培養(yǎng)和溫度變化中測量的生物樣品，可以考慮用這款探針。
  •  MLCT-FB 的鍍層比 MLCT 厚，其他方面和 MLCT一樣。
  • -O 表示沒有 tip。
  • -UC 表示沒有鍍層。tip radius 是 20nm。
18）MSCT 系列探針，
  •  MSCT-MT-A 只有一個(gè)懸臂，只能在 innova 上用。
  • -UC 表示沒有鍍層。MSCT 相比 MLCT 系列，針尖半徑（tip radius 為 10nm）更小。

19）MSNL 系列，比 MSCT 和 MLCT 系列的針尖半徑更小，只有 2nm。

20）MLCT\MSCT\MSNL 系列的探針，有鍍層的都是 reflection gold。

21）NCHV 系列，雖然參數(shù)和 rtesp-300 差不多，但其是性價(jià)比高的探針，只能做定性的分析，不能拿來做 QNM。

22）NCLV 系列探針也是性價(jià)比高的探針

23）NP 系列探針，
  • -10UC 表示一盒 10 根，且懸臂背面無鍍層；
  • -W-UC 表示一盒一個(gè) wafer，且懸臂背面無鍍層；
  • NP 后面跟“G”，表示懸臂前面和背面都有 Gold 鍍層；NPG 表示一盒一個(gè) wafer，大概 300-400 根；NPG
  • -10 表示一盒 10 根；
  • -O10 表示一盒 10 根，探針無針尖（tipless）且懸臂背面有 Gold 鍍層；
  • -OW 表示一盒一個(gè) wafer，探針無針尖（tipless）且懸臂背面有 Gold 鍍層；
  •  NPV-10 表示一盒 10 根，且懸臂背面有 Gold 鍍層；

24）OBL-10 探針，是不能調(diào)角度的，懸臂的傾角是±3°，不能裝在 Dimension afm 上。

25）PEAKFORCE-HIRS 系列探針，tip radius 只有 1nm, 而且頻率都是 100KHz 以上，可以做高分辨成像。

26）PFDT系列，專門用在有peakforce deep trench工作模式的Dimension icon機(jī)型上測Holes/Trenches

27）PFQNE-AL 探針，導(dǎo)電，是專門為 peakforce KPFM 模式優(yōu)化的探針。其參數(shù)不全，保密的原因

28）PT 系列是做 STM 模式用的探針。

29）RESP 系列探針，
  • RESP 后面跟“A”，表示懸臂背面有 Al 鍍層，且一盒有 10 根；
  • RESP 后面跟“AW”，表示懸臂背面有 Al 鍍層，且一盒有一個(gè) wafer，大概 300-400根；
  • RESP 后面跟“ ”，表示懸臂背面無鍍層，且一盒有 10 根；
  • -10 表示共振頻率是 10KHz，
  • -20 表示共振頻率是 20KHz；
  • -40 表示工作頻率是 40KHz；
30）RFESP 系列探針，
  • RFESP 后面跟“A”，表示懸臂背面有 Al 鍍層，且一盒有 10 根；
  • RFESP 后面跟“AW”，表示懸臂背面有 Al 鍍層，且一盒有一個(gè) wafer，大概 300-400根；
  • RFESP 后面跟“ ”，表示懸臂背面無鍍層，且一盒有 10 根；
  • -190 表示共振頻率是 190KHz，
  • -75 表示共振頻率是 75KHz；
  • -40 表示工作頻率是 40KHz；
31）RMN 系列探針，導(dǎo)電
  • 固體金屬（Solid Metal）探針，有優(yōu)良的導(dǎo)電性，并且不會(huì)出現(xiàn)金屬涂層硅探針?biāo)a(chǎn)生的薄膜粘附問題。
  • 根據(jù)不同的應(yīng)用對應(yīng)有不同的型號可以選擇

32）RTESP 系列探針，
  • RTESP 后面跟“A”，表示懸臂背面有 Al 鍍層，且一盒有 10 根；
  • RTESP 后面跟“AW”，表示懸臂背面有 Al 鍍層，且 一盒有一個(gè) wafer，大概 300-400 根；
  • RTESP 后面跟“ ”，表示懸臂背面無鍍層，且一盒有 10 根；
  • -150 表示共振頻率是 150KHz，-150-30 屬于預(yù)校準(zhǔn)探針，表示共振頻率是 150KHz，且曲率半徑是 30nm
  • -300 表示共振頻率是 300KHz；-300-30 屬于預(yù)校準(zhǔn)探針，表示共振頻率是 300KHz，且曲率半徑是 30nm
  • -525 表示工作頻率是 525KHz；-525-30 屬于預(yù)校準(zhǔn)探針，表示共振頻率是 525KHz，且曲率半徑是 30nm

33）SAA-HPI 系列 探針，

  • -30 表示是預(yù)校準(zhǔn)探針，曲率半徑為 30nm
  • -SS 表示超尖探針，曲率半徑的標(biāo)稱值為 1nm
###）預(yù)校準(zhǔn)的探針有：
  • SAA-HPI-30： 0.25N/m, k certified, controlled end radius, 一盒5根
  • RTESPA-150-30： 5N/m, k certified, controlled end radius, 一盒5根
  • RTESPA-300-30： 40N/m, k certified, controlled end radius, 一盒5根
  • RTESPA-525-30： 200N/m, k certified, controlled end radius,一盒5根
34）SCANASYST 系列探針，

專門為 SCANASYST（智能模式）優(yōu)化的探針

35）SCM 系列探針，導(dǎo)電，懸臂前面（含 tip）有 Conductive PtIr 或Conductive PtSi 鍍層

36）SMIM 系列探針，導(dǎo)電

37）SNL 系列探針，
  • -10 表示一盒 10 根；
  • -W 表示一盒一個(gè) wafer，大概 300-400 根

38）SSRM-DIA 探針，導(dǎo)電

39）TESP 系列探針
  • TESP 后面跟后面跟“A”，表示懸臂背面有 Al 鍍層，且一盒有 10 根；
  • TESP 后面跟“AW”，表示懸臂背面有 Al 鍍層，且一盒有一個(gè) wafer，大概 300-400根；
  • TESP 后面跟“D”，表示 DLC 涂層硅探針，其表面硬化類的金剛石(DLC)涂層，目的是為了增加 tip 壽命，且一盒 10 根；
  • TESP 后面跟“DW”，表示 DLC 涂層硅探針，其表面硬化類金剛石(DLC，Diamond-LikeCarbon)涂層，目的是為了增加 tip 壽命，且一盒一個(gè) wafer；
  • TESP 后面跟“ ”，表示懸臂背面無鍍層，且一盒有 10 根；
  • -HAR 表示具有高縱橫比(HAR)探針，是具有高/深幾何形狀的樣品在進(jìn)行 tapping 模式成像下的理想選擇。
  • -V2 表示高質(zhì)量、新設(shè)計(jì)的探針；
  • -SS 表示超尖針尖，針尖曲率半徑標(biāo)稱值為 2nm，且一盒 10 根；
  • -SSW 表示超尖針尖，針尖曲率半徑標(biāo)稱值為 2nm，且一盒一個(gè) wafer

40）VITA 系列探針，做熱分析或者做掃描熱分析的探針，具體可以通過探針網(wǎng)站搜索對應(yīng) 的型號和參數(shù)、適合的 AFM 機(jī)型等信息。

41）VTESP 系列探針，是 visible apex 形狀的探針，tip 在懸臂前端，可以用來定位。 OLTESPA-R3，OSCM-PT -R3（導(dǎo)電探針）和 OTESPA-R3，VTESP 系列探針是 visible apex 形狀的探針，tip 在懸臂前端，可以用來定位。

  • VTESP 后面跟“A”，表示懸臂背面有 Al 鍍層；
  • -300 表示共振頻率為 300KHz；
  • -70 表示共振頻率為 70KHz；
  • -300（或-70）后面有“-W”，表示一盒一個(gè) wafer；
  • -300（或-70）后面有“ ”，表示一盒 10 根；