Bruker Dimension Icon
Атомно-силовой микроскоп с разрешением < 1 Å по Z и < 1 нм по XY. Сканер 90 x 90 x 10 мкм. Режимы: контактный, полуконтактный (TappingMode), PeakForce QNM, ScanAsyst. Автоматическая оптимизация параметров. Закрытый сканер с низким шумом.
ООО «Спин Аналитика» не осуществляет продажу оборудования. Платформа является информационно-навигационным сервисом.
Ключевые характеристики
| Тип | Атомно-силовой микроскоп (АСМ) |
| Режимы | Контактный, TappingMode, PeakForce QNM, ScanAsyst |
| Сканер | 90 x 90 x 10 мкм (закрытый контур) |
| Доп. режимы | KPFM, C-AFM, MFM, SCM, PFM (опции) |
| Контроллер | NanoScope 6 (20 МГц) |
| Форм-фактор | Настольный (виброизоляционный стол) |
| Механика (QNM) | Модуль Юнга, адгезия, деформация, диссипация |
| Разрешение по Z | < 1 Å |
| Разрешение по XY | < 1 нм |
| Программное обеспечение | NanoScope, NanoScope Analysis |
Описание
Назначение
Bruker Dimension Icon - атомно-силовой микроскоп (АСМ) для визуализации поверхности и измерения механических, электрических и магнитных свойств с нанометровым и субнанометровым разрешением.
Место в линейке
Dimension Icon - флагман АСМ-линейки Bruker. Младшие: Dimension Edge (базовый), MultiMode 8+ (малый сканер, ультравысокое разрешение). Для автоматизированного контроля: Dimension FastScan.
Bruker Nano Surfaces (Санта-Барбара, Калифорния) - крупнейший производитель АСМ. Dimension - де-факто стандарт АСМ в академических и промышленных лабораториях.
Принцип работы
Острый зонд (кантилевер с иглой, радиус < 10 нм) сканирует поверхность образца. Отклонение кантилевера регистрируется лазером, отражённым от его тыльной стороны на фотодетектор. Обратная связь поддерживает заданное взаимодействие зонд-поверхность.
В контактном режиме игла скользит по поверхности. В TappingMode кантилевер осциллирует, касаясь поверхности на пике амплитуды. PeakForce QNM измеряет силу взаимодействия в каждой точке, давая одновременно топографию и механические свойства (модуль Юнга, адгезия, деформация).
Позиция на рынке
Bruker Dimension - наиболее распространённый АСМ в мире. Установленная база Dimension/MultiMode исчисляется тысячами.
Основные конкуренты: Park Systems NX20, Oxford Instruments Asylum Cypher, NT-MDT NTEGRA.
Ключевые технологии
PeakForce QNM (Quantitative NanoMechanics)
В каждой точке сканирования измеряется полная кривая сила-расстояние. Из неё извлекаются: модуль Юнга, адгезия, деформация, диссипация энергии. Результат: карта механических свойств с нанометровым разрешением.
PeakForce QNM критичен для: полимерных смесей (визуализация фаз по жёсткости), биоматериалов (механика клеток), покрытий.
ScanAsyst (автоматическая оптимизация)
ScanAsyst автоматически подбирает параметры сканирования: сила прижима, скорость, коэффициенты обратной связи. Оператору не нужно настраивать параметры вручную. Снижает порог входа для неспециалистов.
Закрытый контур сканера (90 x 90 x 10 мкм)
Сканер с ёмкостными датчиками положения корректирует гистерезис и крип пьезокерамики. Результат: точные размеры элементов на изображении. Открытый контур (без датчиков) даёт ошибку до 10-20% по размерам.
NanoScope 6
Контроллер NanoScope 6 с 20 МГц полосой обратной связи. ПО NanoScope Analysis для обработки изображений: фильтрация, измерения, построение профилей.
Для кого подходит
- Материаловедение - топография поверхности, шероховатость, размер зерна
- Полимеры - фазовое разделение, механические свойства компонентов (PeakForce QNM)
- Биология - визуализация ДНК, белков, мембран, механика клеток
- Электроника - метрология фотолитографии, шероховатость плёнок
- Покрытия и тонкие плёнки - толщина, адгезия, шероховатость
- Наночастицы - размер, форма, распределение на подложке
Особенности эксплуатации
Программное обеспечение
NanoScope - управление микроскопом. NanoScope Analysis - обработка изображений. Режимы: топография, фаза, амплитуда, PeakForce QNM, электрические (KPFM, C-AFM), магнитные (MFM).
Требования к установке
- Форм-фактор: настольный (на виброизоляционном столе)
- Виброизоляция: обязательна (пневматический или активный стол)
- Температура: 20 ± 1 °C
- Акустическая защита: капот или тихое помещение
Обслуживание и расходные материалы
Кантилеверы (зонды): основной расходный материал, $10-50 за штуку. Типы: ScanAsyst-Air, RTESPA (TappingMode), SNL (контактный), SCM-PIT (электрический). Лазер: полупроводниковый, ресурс > 10 000 часов.
Обучение
Базовое (ScanAsyst): 1-2 дня. TappingMode и PeakForce QNM: 3-5 дней. Электрические/магнитные режимы: дополнительное обучение.
Ограничения
- Низкая скорость сканирования (минуты на изображение, не секунды как SEM)
- Максимальный скан 90 x 90 мкм (для больших площадей нужен монтаж)
- Высота объектов ограничена 10 мкм (сканер по Z)
- Кантилеверы расходуются (каждый образец - новый или изношенный зонд)
- Артефакты: конволюция иглы (расширение мелких объектов формой иглы)
Области применения
Сравнение с аналогами
NX20: Crosstalk Elimination (раздельные XY и Z сканеры), True Non-Contact Mode, автоматизация SmartScan. Dimension Icon: PeakForce QNM, ScanAsyst, большая установленная база. Для наномеханики - Icon. Для точной метрологии (раздельные сканеры) - NX20.
Cypher: малый сканер (30 x 30 мкм), ультранизкий шум, blueDrive (фотоермический привод). По разрешению превосходит Icon на малых сканах. Dimension Icon: больший скан (90 x 90), PeakForce QNM, ScanAsyst. Для максимального разрешения на малых сканах - Cypher. Для универсальных задач - Icon.
NTEGRA: модульная платформа, комбинация АСМ + оптический/конфокальный/рамановский микроскоп. Dimension Icon: PeakForce QNM, ScanAsyst, NanoScope. Для корреляционной АСМ+оптика - NTEGRA. Для наномеханики и автоматизации - Icon.
Частые вопросы
АСМ или SEM?
SEM: быстро (секунды), большое поле (мм), 2D-изображение поверхности, разрешение 0,7-1 нм. АСМ: медленно (минуты), малое поле (90 мкм), 3D-топография + свойства, разрешение < 1 Å по Z. Для обзора - SEM. Для 3D-топографии и наномеханики - АСМ.
Dimension Icon или MultiMode 8+?
MultiMode 8+: малый сканер (125 x 125 мкм, но ультравысокое разрешение), образец на сканере. Dimension Icon: большой сканер (90 x 90), образец на столике (любые размеры), ScanAsyst. Для малых образцов с максимальным разрешением - MultiMode. Для универсальных задач - Dimension Icon.
Сколько стоят кантилеверы?
$10-50 за штуку (зависит от типа). ScanAsyst-Air: ~$15. Расход: 1-10 зондов в день (зависит от образца). Твёрдые образцы (кремний, металлы) изнашивают зонд меньше. Мягкие (полимеры, биология) и липкие - быстрее.
Дополнительные материалы
Коды для госзакупок
Возможные коды ОКПД2 для закупки данного оборудования по 44-ФЗ и 223-ФЗ. Выбор кода зависит от назначения и контекста закупки.
Коды КТРУ регулярно обновляются Минфином и зависят от конкретных характеристик закупаемого оборудования (автоматическое/полуавтоматическое, с охлаждением/без и т.д.). Актуальные коды КТРУ доступны только в Единой информационной системе закупок.
Информация о кодах ОКПД2 носит справочный характер. Коды приведены в качестве примера возможных вариантов классификации данного оборудования. Выбор кода, его соответствие нормативно-правовым актам и целесообразность применения определяются заказчиком самостоятельно. ООО «Спин Аналитика» не несёт ответственности за некорректное применение указанных кодов при осуществлении закупочных процедур.