Hallo Leute, ich habe eine recht spezielle Frage im Bereich Messtechnik: Wir möchten bei uns ein bestehendes atomic force microscope (AFM) umbauen oder erweitern zu einem conductive AFM (c-AFM) die mechanischen Vorraussetzungen sind schon gegeben vom Gerät her, elektrisch klappt es auch soweit. Zur Messung wurde bisher ein Keithley 428 Current-Amp verwendet bei vers. Gain-Stufen. Diese Ausgangsspannung wird wieder an das AFM geleitet (0-10V ADC). Nun ändert sich der Strom während einer Messung dramatisch, sprich der Dynamikbereich des Verstärkers reicht nicht aus. Kommerzielle Geräte nutzen daher logarithmische Verstärker um einen größeren Bereich von Strömen abzudecken ohne direkt in die Sättigung zu geraten. Ich finde aber leider im Internet nur einzelne ICs oder schöne OP Grundlagenschaltungen, weiss aber auch dass gerade bei pA eine selbst entwickelte Lösung sehr schwierig ist wenn man keine große Erfahrung hierbei hat. Weiss einer von euch vielleicht wo ich ein solches Gerät kaufen kann?? Ich finde einfach keinen Hersteller der soetwas anbietet. Die einzige Variante wäre eine zwei-stufige Lösung mit einem log-amp von femto.de.....dies würd ich aber gerne umgehen. Vielleicht kann einer von euch ein bisschen Licht ins Dunkel bringen. VG
Dynamischer schrieb: > Wir möchten bei uns ein bestehendes atomic force microscope (AFM) > umbauen > Zur Messung wurde bisher ein Keithley 428 Current-Amp verwendet bei > vers. Gain-Stufen. Diese Ausgangsspannung wird wieder an das AFM > geleitet (0-10V ADC). Nun ändert sich der Strom während einer Messung > dramatisch, sprich der Dynamikbereich des Verstärkers reicht nicht aus. Von welchen Spannungern und Strömen sprichst Du denn? Aus einem FM kommen eigentlich keine Ströme raus. Oder meinst Du ein Rastertunnelmikroskop? Gruss Harald
Da er schreibt, dass das gewandelte Signal wieder an das AFM geleitet wird nehme ich an, dass es um die Auswertung der Photodiode des AFM geht.
Hallo Ihr, sorry ich habe nicht ausführlich genug erklärt wie der Aufbau funktioniert. Also, das AFM ist mit einer leitenden Spitze ausgestattet und diese ist über den Scankopf geerdet. Die Probe hingegen ist über eine Kontaktierung auf einer DC Spannung (im Moment vom Keithley vorgegeben) im Bereich 1V-2V. Es wird also der Strom durch die Spitze und damit durch die Probe lokal aufgelöst syncron zur Topographie aufgezeichnet. Dieser Strom hängt aber nicht nur von den Schichteigenschaften ab, sondern auch von der Kontaktfläche zwischen Probe und Spitze. Daher schwankt der Strom über einen großen Bereich. Ich hoffe dies hilft ein wenig den Aufbau zu verstehen. Hier ein Bild vom Prinzip: http://ipc.iisc.ernet.in/~ipcafm/1742.gif
Dynamischer schrieb: > Also, das AFM ist mit einer leitenden Spitze ausgestattet und diese ist > über den Scankopf geerdet. Die Probe hingegen ist über eine > Kontaktierung auf einer DC Spannung (im Moment vom Keithley vorgegeben) > im Bereich 1V-2V. Es wird also der Strom durch die Spitze und damit > durch die Probe lokal aufgelöst syncron zur Topographie aufgezeichnet. Das hört sich aber eher nach einem RTM an. Gruss Harald
Hallo, Nein, der Messmodus ist im Kontakt-Modus. Keine Tunnelströme oder dergleichen....
Naja. Es gibt ja LogAmps. Allenfalls so einen testen ? Obgleich 10^3 nicht wirklich derart viel ist. Das koennte man mit 10bit aufloesen.
Dynamischer schrieb: > Nein, der Messmodus ist im Kontakt-Modus. Keine Tunnelströme oder > dergleichen.... Bei einem AFM im Kontaktmodus fliessen keine Ströme. Zumal meist mindestens einer der beiden Kontaktpartner nichtleitend ist. Anscheinend geht es bei Dir um ein völlig neues Meßverfahren, das es vor drei Jahren, als ich meine letzten Subnanometermessungen gemacht habe, noch nicht gegeben hat. Gruss Harald
Da es eher nicht auf die absolute Genauigkeit ankommt, könnte man so etwas aufbauen wie einen Transimpedanzverstärker mit 1-2 Dioden in der Rückkopplung. Die Schwierigkeit wird eher darin liegen das der Verstärker relativ schnell sein muss - man will ja nicht Stunden auf ein Bild warten. Da sollte ggf. der Verstärker dicht an die Spitze mit ran um die Kapazität klein zu halten. Wenn die Anforderungen an die Dynamik nicht so extrem sind, geht ggf. erst ein normaler TIA (dicht an der Spitze) und dann ein Logarithmierer einacher bzw. besser - weil dann z.B. die Bandbreite weitgehend konstant bleiben kann.
Die meisten "Logamps" die z.B. Analog Devices anbietet, sind logarithmische Detektoren wie der AD8307. Es gibt aber auch noch "true logamps", z.B. den AD8304 und ADL5306. http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD8304.pdf "160 dB Range (100 pA –10 mA) Logarithmic Converter" http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/ADL5306.pdf "60 dB Range (100 nA to 100 μA) Low Cost Logarithmic Converter" Die 160dB klingen schon beeindruckend. Es gibt auch ein Eval-Board.
Dynamischer schrieb: > Weiss einer von euch vielleicht wo ich ein solches Gerät kaufen kann?? Hast Du neben http://www.femto.de/german/index.html schon mal bei http://www.thinksrs.com/products/preamp.htm oder http://www.zhinst.com/products/hf2preamps geschaut. Auf den ersten Blick scheinen sie aber keine logarithm. Stromverstärker zu haben.
Harald Wilhelms schrieb: > Bei einem AFM im Kontaktmodus fliessen keine Ströme. Seh ich auch so. Scheint sich hier wirklich um ein RTM oder aber um ein neues Messverfahren zu handeln.
Michael Köhler schrieb: > Harald Wilhelms schrieb: >> Bei einem AFM im Kontaktmodus fliessen keine Ströme. > > Seh ich auch so. Scheint sich hier wirklich um ein RTM oder aber um ein > neues Messverfahren zu handeln. Im ersten Beitrag schreibt er doch: Dynamischer schrieb: > Wir möchten bei uns ein bestehendes atomic force microscope (AFM) > umbauen oder erweitern zu einem conductive AFM (c-AFM) Siehe z.B. http://en.wikipedia.org/wiki/Conductive_atomic_force_microscopy
Hallo Leute, danke für eure Beiträge. Der 160dB IC hört sich schonmal sehr gut an. Das Eval-Board ist auch eine tolle Sache ;) Die Nähe zur Spitze und die Kapazitätsbetrachtungen muss ich mir noch genauer angucken! @Michael: Das c-AFM Verfahren ist ziemlich alt und schon seit den 70ern in Verwendung. Es handelt sich nicht um ein RTM oder dergleichen. Das AFM wird normal an Luft betrieben, die Spitze besteht aus Silizium das mit einer PtIr Schicht leitfähig gemacht wird und der Cantilever geerdet ist. Der Kontakt ist in den meisten Fällen sogar Ohmisch und es können lokale IV Kennlinien aufgenommen werden....
Hm, OK. Ich hatte irgendwie grundsätzlich in Erinnerung, dass ein cAFM die Probenoberfläche abfährt und die Verbiegung des Cantilevers wird nur gemessen. Dass man einen Strom durch den Cantilever zur Probe fließen lässt wusste ich nun nicht.
> Der 160dB IC hört sich schonmal sehr gut an.
Ich glaube nicht, daß du 10mA brauchst. Nimm das 60dB Teil, das liegt
näher an deinem Messbereich.
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