Платформа ИНТЕГРА
Сканирующая Зондовая Микроскопия предоставляет возможность исследовать пространственные, физические и химические свойства объектов с характерными размерами меньше нескольких нанометров. Благодаря своей многофункциональности, простоте и доступности, сегодня Атомно-Силовой Микроскоп (АСМ) стал едва ли не самым распространенным «инструментом нанотехнологий». Платформа ИНТЕГРА специально разработана как основа для развития возможностей Сканирующей Зондовой Микроскопии и объединение их с другими современными методами исследований. Модельный ряд включает приборы для проведения зондово-микроскопических исследований в обычных и в специальных условиях - в вакууме, при высокой и низкой температуре, в жидкостях и т.д. Объединение АСМ с другими методами дало возможность, например, преодолеть принципиальные ограничения оптики, с возможностью проводить спектральные исследования (включая определение химического состава) с разрешением, превосходящим лучшие оптические методы.
Прима
Базовая модель. Предоставляя возможности для изучения физических свойств поверхности с использованием практически любых применяемых сегодня методов Сканирующей Зондовой Микроскопии на атомно-молекулярном уровне, одновременно является основой для формирования других, более специализированных комплексов.
Аура
СЗМ для работы в условиях контролируемой атмосферы или низкого вакуума. Специализация – измерение слабых сил (электрических, магнитных, адгезионных и т.п.).
Терма
СЗМ с беспрецедентно низким уровнем температурных дрейфов (менее 10 нм/оС). Позволяет на сверхмалых полях (<100нм) проводить прецизионные манипуляции и осуществлять долговременные измерения единичных нанообъектов. Обеспечивает уникально высокую стабильность при измерениях в условиях меняющейся температуры.Наличие Макроязыка Nova PowerScript для автоматизированного управления комплексом позволяет проводить уникальные эксперименты.
Соларис
Сканирующий ближнепольный оптический микроскоп (СБОМ). Специализация – исследование оптических свойств за пределом дифракции видимого света (разрешение до 30 нм).
Спектра
Интеграция СЗМ с конфокальной микроскопией/спектроскопией комбинационного рассеяния (КР). Благодаря эффекту гигантского усиления КР позволяет проводить КР спектроскопию и получать изображения с разрешением в плоскости до 50 нм.
Вита
Интеграция СЗМ с дальнепольным оптическим (инвертированным) микроскопом. Специализация – исследования объектов молекулярной и клеточной биологии в условиях близких к физиологическим.
Томо
Интеграция СЗМ и ультрамикротома. Позволяет получать послойные изображения образца и реконструировать трехмерную модель наноразмерных включений. Может дополнять данные ПЭМ, полученные на срезах того же образца.
Максимус
СЗМ для исследования больших (до 100 мм) образцов. Позволяет проводить серийные измерения в полуавтоматическом режиме.
Основные особенности платформы
Платформа объединяет 8 специализированных исследовательских комплекса. Каждый из них разделяет три ключевые особенности, общие для всей платформы, а именно:
1. Специализация обеспечивает максимальный уровень качества. Каждый из 8 исследовательских комплексов (каждая модель ИНТЕГРА) разработан для отдельного набора специализированных задач. Технические характеристики каждой из моделей ИНТЕГРА в своей области специализации соответствуют самым высоким мировым стандартам, а зачастую и превосходят их.
2. Модульный дизайн позволяет легко поменять специализацию комплекса. Каждая модель имеет некоторое количество узлов и компонентов, общих для всей платформы, поэтому изменение специализации комплекса (превращение одной модели в другую) осуществляется просто заменой/добавлением отдельных модулей.
3. Концепция Нанолаборатории – интеграция СЗМ с другими исследовательскими подходами. При разработке платформы с самого начала ставилась задача обеспечить максимум возможностей для интеграции с «не-СЗМными» методами (дальнепольная оптическая микроскопия, конфокальная сканирующая микроскопия, оптическая спектроскопия и т.д.). Эта цель была с успехом достигнута. Платформа ИНТЕГРА обеспечивает самые широкие возможности для проведения междисциплинарных комплексных исследований практически в любом направлении экспериментальной науки.
Работа в различных средах и условиях
В НаноЛаборатории реализован прецизионный контроль температуры в интервале от -30 до +300оС, что позволяет проводить эксперименты, связанные с исследованием кристаллизации вещества, плавления, изменения магнитных свойств и т.д.
Специальная термоголовка Thermohead™, имеющая исключительно низкий уровень термодрейфа, позволяет в процессе изменения температуры поддерживать максимальную стабильность системы сканирования, а значит высокое разрешение и качество изображений. При этом высокая стабильность системы зонд-образец позволяет проводить долгосрочные исследования.
При исследованиях живых объектов, а также во многих химических экспериментах бывает необходимо проводить сканирование в жидкости. Специальная комплектация позволяет не только контролировать состав и, при необходимости, скорость протока жидкости, но и поддерживать заданную температуру в пределах 20-60 oС.
Для проведения экспериментов в атмосфере контролируемого состава ЗНЛ может быть оборудована колпаком, который также позволяет проводить сканирование в условиях вакуума (до 10-2 Торр). Это существенно расширяет возможности системы в плане проведения исследований и наноманипуляций в разреженной атмосфере с контролируемым составом газовой смеси.
Оптические измерения:
Совмещение базовой части ЗНЛ с возможностями детальных оптических наблюдений прозрачных объектов реализовано на базе инвертированного микроскопа. При этом объективы микроскопа непосредственно интегрированы в центральную часть ЗНЛ, что обеспечивает высокую механическую жесткость системы, и, как следствие, высокую стабильность, высокое качество изображений и возможность долгосрочных наблюдений. В таком варианте в распоряжении исследователя оказывается возможность проведения СЗМ исследований с одновременным наблюдением объекта в светлом поле, а также широкий выбор методов с использованием флуоресценции.
Компактность оптической схемы и специальные материалы, использованные в конструкции обеспечивают механическую жесткость, высокую стабильность системы и высокое качество ЗНЛ. Таким образом, совмещение оптических методов с возможностями ЗНЛ делает возможным наблюдение относительно крупных объектов с разрешением до 0,4 мкм, выбор интересующей области и изучение ее всем арсеналом методов ЗНЛ, достигая при этом, без дополнительного настраивания системы, нанометровых разрешений. Программными средствами полученные изображения могут быть совмещены, что позволяет получать детализированную информацию о структуре объекта в интервале от нескольких миллиметров до нескольких нанометров.
В оптическую схему ЗНЛ могут быть добавлены компоненты, позволяющие осуществлять лазерное сканирование образца и регистрировать спектр Рамановского рассеяния. Анализ этих спектров позволяет делать заключение о химическом составе образца.
Существенно расширяя возможности оптических и зондовых методов, спектральный анализ, который в скором будущем будет включен в состав Лаборатории, может найти широкое применение при исследованиях окружающей среды, материаловедении, а также при комплексном изучении биологических объектов.