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Microscopie à sonde locale multifréquence (MF-AFM)

Produits reliés : MFLI,HF2LI,UHFLI, MF-MD, HF2LI-MF, UHF-MF

Description de l'application

Multi-frequency AFM Setup

Les techniques multifréquence en microscopie à sonde locale (MF-AFM) permettent de distinguer les différentes contributions de l'interaction pointe-échantillon sous forme de réponses mécaniques, électriques, magnétiques ou optiques. Ces mesures multifréquence sont également sensibles aux effets non-linéaires dûs aux distorsions harmoniques de l'oscillation du cantilevier. Comme la plupart des capteurs AFM présentent plusieurs modes propres jusqu'à quelques MHz, différents schémas d'actuation et de détection permettent de remonter à divers phénomènes physiques. Par exemple, l'excitation bimodale, la sonde Kelvin bi-harmonique, le mode multi-harmonique et de nombreuses techniques SNOM ou de pointe font souvent appel à la génération d'harmoniques supérieures.

Stratégies de mesure

La démodulation simultanée de nombreuses composantes fréquentielles à partir d'une ou plusieurs entrées est un pré-requis à toutes techniques multifréquence. Le choix de la méthode est motivée par la recherche d'informations dans les modes propres (modes naturels de vibration du résonateur), dans les harmoniques (multiples entiers du fondamental), ou parmi les deux. Nous pouvons néanmoins distinguer trois stratégies de mesure différentes pour la MF-AFM :

  • Exciter et détecter plusieurs modes propres sensibles à différents types d'interactions (électriques et mécaniques, par exemple). Ce type de mesure peut être effectué en boucle ouverte ou fermée pour le suivi de la résonance.
  • Les modes propres supérieurs présentent différents facteur de qualité Q, raideur k, et peuvent être excités à une plus faible amplitude A : cela conduit à des réponses distinctes entre le résonateur et l'interaction pointe-échantillon. Concrètement, un mode propre peut être plus sensible aux interactions de courte portée avec une faible amplitude tout en maintenant une boucle de régulation plus stable avec une amplitude plus grande sur un second mode propre.
  • L'enregistrement d'harmoniques élevées permet de reconstruire l'interaction non-linéaire à partir d'une transformation FFT inverse.

Ces choix de schéma de mesure et de paramètrage sont ainsi essentiels à l'optimisation du dispositif expérimental.

Pourquoi choisir Zurich Instruments

  • L'excitation multifréquence et la détection multi-démodulation sont intégrées dans tous les produits de Zurich Instruments pour une installation et une reconfiguration rapide. Par exemple, la génération linéaire d'ondes sinusoïdales sur une ou deux sorties est immédiatement disponible avec les options MF-MD, HF2LI-MF, UHF-MF selon la plateforme de l'instrument.
  • Un seul instrument permet de mesurer plusieurs fréquences simultanément, pour divers modes propres et harmoniques. Une ou deux entrées servent aux mesures de la déflection verticale ou latérale indépendamment.
  • En mode imagerie ou spectroscopie de force, tous les signaux internes peuvent être enregistrés simultanément grâce à la fonction Data Acquisition (DAQ) de LabOne (enregistrement des phases, amplitudes, fréquences, erreur PID, etc.).
  • L'intensité du signal peut être maximisée en ajustant la phase entre l'excitation et la détection ou entre deux signaux d'excitations. Cette fonctionnalité est particulièrement utile pour les signaux dépendant de la phase, comme il est le cas dans la microscopie à sonde de Kelvin suivant la dissipation (D-KPFM), le Q-Control ou la microscopie à résonance magnétique (MRFM).
  • Les techniques multifréquence peuvent être combinées avec un scan rapide grâce à des constantes de temps aussi faibles que 30 ns pour la détection synchrone UHFLI.
  • Le nombre d'entrées et de sorties s'adapte à vos besoins : plusieurs instruments peuvent être combinés ensemble et se comporter comme un seul grâce à la synchronisation multi-dispositifs (MDS).

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Publications

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