NL2005687C2 - Method for determining a spring constant for a deformable scanning probe microscope element, and scanning probe microscope and calibration device arranged for determining a spring constant for a probe element. - Google Patents
Method for determining a spring constant for a deformable scanning probe microscope element, and scanning probe microscope and calibration device arranged for determining a spring constant for a probe element. Download PDFInfo
- Publication number
- NL2005687C2 NL2005687C2 NL2005687A NL2005687A NL2005687C2 NL 2005687 C2 NL2005687 C2 NL 2005687C2 NL 2005687 A NL2005687 A NL 2005687A NL 2005687 A NL2005687 A NL 2005687A NL 2005687 C2 NL2005687 C2 NL 2005687C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- probe
- deformable
- probe element
- electrode
- epi
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q40/00—Calibration, e.g. of probes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Claims (14)
1. Werkwijze voor het bepalen van een veerconstante k voor een vervormbaar sonde-element (102) van een rastersondemicroscoop (scanning probe microscope) (100), waarbij het vervormbare sonde-element (102) omvat: 5. een sonde-elektrode (114); een buitenoppervlakte bestaande uit een naaldgebied (112) aan een eerste zijde (108) van het vervormbare sonde-element (102), en een naaldloos gebied (113); een rastersondenaald (104) in het naaldgebied (112); waarbij de werkwijze omvat: 10. het verschaffen van een aandrijfelektrode (116) die ruimtelijk gescheiden is van het vervormbare sonde-element (102); het variëren van een potentiaalverschil V aangelegd tussen de sonde-elektrode (114) en de aandrijfelektrode (116); gekenmerkt door 15. het doen uitwijken van het vervormbare sonde-element (102) tot in een rakende toestand van de aandrijfelektrode (116) met enkel een contactgedeelte (115) van het naaldloze gebied (113) van het vervormbare sonde-element (102); het registreren van een EPI-potentiaalverschil Vpi tussen de sonde-elektrode (114) en de aandrijfelektrode (116); 20. het afleiden van de veerconstante k voor het vervormbare sonde-element (102), op basis van het geregistreerde EPI-potentiaalverschil Vpi.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, omvattende: het doen uitwijken van het vervormbare sonde-element (116) uit de rakende 25 toestand van de aandrijfelektrode (116) met enkel het contactgedeelte (115) van het naaldloze gebied (113), voorafgaand aan het registreren van het EPI-potentiaalverschil Vpi.
3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, omvattende: 30. het verschaffen van de aandrijfelektrode (116) gescheiden van en gericht naar de eerste zijde (108) van het vervormbare sonde-element (102), waarbij het contactgebied (115) gelegen is aan de eerste zijde (108), en waarbij de aandrijfelektrode (116) voorzien is van een uitsparende ruimte (210) voor het onderbrengen van de rastersondenaald (104) van het vervormbare sonde-element (102) in de rakende toestand; 5. het doen uitwijken van het vervormbare sonde-element (102) richting de eerste zijde (108) tot in de rakende toestand tussen de aandrijfelektrode (116) en enkel het contactgedeelte (115).
4. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, omvattende: 10. het verschaffen van de aandrijfelektrode (116) gescheiden van en gericht naar een tweede zijde (110) van het vervormbare sonde-element (102), de tweede zijde (110) liggende tegenover de eerste zijde (108), waarbij het contactgebied (115) gelegen is aan de tweede zijde (110); het doen uitwijken van het vervormbare sonde-element (102) richting de tweede 15 zijde (110) tot in de rakende toestand tussen de aandrijfelektrode (116) en enkel het contactgedeelte (115).
5. Werkwijze volgens een van de conclusies 1-4, omvattende: het verschaffen van een EPI-uitwijkingdetector (121) voor het detecteren van een 20 EPI-uitwijking van het vervormbare sonde-element (102) op basis van ten minste een van optisch reflectieve, optisch interferometrische, optisch vibrometrische, elektrisch capacitieve, elektrische potentiaal, elektrische stroom, elektrische weerstand, piezo-resistieve, piezoelektrische, magnetomotorische, en visuele waamemingmethoden; het detecteren van de EPI-uitwijking (310,312) van het vervormbare sonde-25 element (102), voorafgaand aan het registreren van het EPI-potentiaalverschil Vpi (316, 317) tussen de sonde-elektrode (114) en de aandrijfelektrode (116);
6. Werkwijze volgens een van de conclusies 1 - 5, waarbij de aandrijfelektrode (116) ruimtelijk gescheiden is van de sonde-elektrode (114) door een initiële 30 kloofafstand gO, de werkwijze omvattende: het verschaffen van een kloofbepalingsinrichting (406) voor het meten van de initiële kloofafstand gO op basis van ten minste een van optische reflectieve, optische interferometrische, optische vibrometrische, en elektrisch capacitieve observatiemethoden; 5. het bepalen van de initiële kloofafstand gO (320), voorafgaand aan het doen uitwijken van het vervormbare sonde-element (102) tot in de rakende toestand tussen de aandrijfelektrode (116) en enkel het contactgedeelte (115) van het vervormbare sonde-element (102).
7. Werkwijze volgens een van de conclusies 1-5, waarbij de aandrijfelektrode (116) ruimgelijk gescheiden is van de sonde-elektrode (114) door een initiële kloofafstand gO, de werkwijze omvattende: het voorzien van ten minste een van de aandrijfelektrode (116) en het vervormbare sonde-element (102) met positioneringmiddelen (220) voor het 15 controleerbaar aanpassen van de initiële kloofafstand gO; het registreren van een eerste EPI-potentiaalverschil Vpil (316) tussen de sonde-elektrode (114) en de aandrijfelektrode (116) gescheiden door een eerste initiële kloofafstand gl; het aanpassen van de eerste initiële kloofafstand gl naar een tweede initiële 20 kloofafstand g2 (322); het registreren van een tweede EPI-potentiaalverschil Vpi2 (317) tussen de sonde-elektrode (114) en de aandrijfelektrode (116) gescheiden door de tweede initiële kloofafstand g2; het afleiden van de veerconstante k (328) voor het vervormbare sonde-element 25 (102), op basis van het eerste EPI-potentiaalverschil Ypi 1, het tweede EPI- potentiaalverschil Vpi2, de eerste initiële kloofafstand gl en de tweede initiële kloofafstand g2.
8. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarin het vervormbare 30 sonde-element (102) een cantilever-sonde (103) is, en waarin het afleiden van de veerconstante k voor de cantilever-sonde (103) omvat: het oplossen van een differentiaalvergelijking (327) met de algemene vorm k - Mx)',b) dx waarbij x de afstand vanaf de sondebasis langs een sondelengterichting is, w de sonde-uitwijking vanuit initiële positie, b de sondebreedte, gO de initiële kloof, α een 5 constante, en F een functie van de kloofafstand g = gO - w en van b.
9. Rastersondemicroscoop (100), omvattende: een vervormbaar sonde-element (102) met een buitenoppervlakte bestaande uit een naaldgebied (112) en een naaldloos gebied (113), waarbij het vervormbare sonde-10 element (102) een sonde-elektrode (114) omvat, en verder een rastersondenaald (104) omvat aan een eerste zijde (108) in het naaldgebied (112); een aandrijfelektrode (116) die ruimtelijk gescheiden is van het vervormbare sonde-element (102); een elektrische bron (102) voor het aanleggen van een potentiaalverschil V tussen 15 de sonde-elektrode (114) en de aandrijfelektrode (116) voor het doen uitwijken van het vervormbare sonde-element (102) tot in een rakende toestand tussen de aandrijfelektrode (116) en enkel een contactgebied (115) van het naaldloze gebied (113) van het vervormbare sonde-element (102); met het kenmerk dat de rastersondemicroscoop (100) is voorzien van: 20. een EPI-uitwijkingdetector (121) voor het detecteren van een EPI-uitwijking van het vervormbare sonde-element (102), en voor het registreren van een EPI-potentiaalverschil Ypi tussen de sonde-elektrode (114) en de aandrijfelektrode (116), en een regeleenheid (122) ingericht voor het afleiden van een veerconstante k voor het vervormbare sonde-element (102), op basis van het geregistreerde EPI-25 potentiaalverschil Ypi tussen de sonde-elektrode (114) en de aandrijfelektrode (116). 1 Rastersondemicroscoop (100) volgens conclusie 9, omvattende een anti-stictiestructuur (408) gelegen op een oppervlaktedeel (118) van de aandrijfelektrode (116) gericht naar het vervormbare sonde-element (102), waarbij de anti- 30 stictiestructuur (408) is ingericht voor het verminderen van stictie tussen de aandrijfelektrode (116) en enkel een contactgebied (115) van het vervormbare sonde-element (102) in een rakende toestand.
11. Rastersondemicroscoop (100) volgens een van de conclusies 9-10, waarbij de 5 aandrijfelektrode (116) ruimtelijk gescheiden is van de sonde-elektrode (114) door een initiële kloofafstand gO, waarbij ten minste een van de aandrijfelektrode (116) en het vervormbare sonde-element (102) voorzien is van positioneringmiddelen (220) voor het controleerbaar aanpassen van de initiële kloofafstand gO.
12. Rastersondemicroscoop (100) volgens een van de conclusies 9-11, waarbij de EPI-uitwijkingdetector (121) een optische bron (124) omvat voor het uitzenden van een bronbundel van optische straling naar het vervormbare sonde-element (102), en een optische detector (126) voor het ontvangen van een terugkeerbundel van optische straling gereflecteerd door het vervormbare sonde-element (102), en waarbij de 15 aandrijfelektrode (116) gericht is naar een tweede zijde (110) van het vervormbare sonde-element (102) en geplaatst is tussen het vervormbare sonde-element (102) en de EPI-uitwijkingdetector (121), waarbij de aandrijfelektrode (116) een transparante aandrijfelektrode is (117) die transmissie van de optische straling toelaat.
13. Kalibreerinrichting (200) voor het kalibreren van een veerconstante k van een vervormbaar sonde-element (102) van een rastersondemicroscoop (100), waarbij het vervormbare sonde-element (102) een buitenoppervlakte heeft bestaande uit een naaldgebied (112) aan een eerste zijde (108) van het vervormbare sonde-element (102) en een naaldloos gebied (113), waarbij het vervormbare sonde-element (102) een 25 sonde-elektrode (114) omvat, en een rastersondenaald (104) in het naaldgebied (112) omvat, waarbij de kalibreerinrichting (200) omvat: - een sondehouder (202) voor het houden van het vervormbare sonde-element (102); - een aandrijfelektrode (116) die ruimtelijk gescheiden is van het vervormbare sonde-element (102) indien aanwezig; 30. een elektrische bron (120) voor het aanleggen van een potentiaalverschil Y tussen de sonde-elektrode (114) en de aandrijfelektrode (116) voor het doen uitwijken van het vervormbare sonde-element (102) tot in een rakende toestand tussen de aandrijfelektrode (116) en enkel een contactgedeelte (115) van het naaldloze gebied (113) van het vervormbare sonde-element (102); met het kenmerk dat de kalibreerinrichting (200) omvat: 5. een EPI-uitwijkingdetector (121) ingericht voor het detecteren van een EPI-uitwijking van het vervormbare sonde-element (102) en voor het registreren van een EPI-potentiaalverschil Ypi tussen de sonde-elektrode (114) en de aandrijfelektrode (116); - een regeleenheid (122) ingericht voor het afleiden van de veerconstante k op basis van het geregistreerde EPI-potentiaalverschil Vpi; 10. waarbij de kalibratie-inriching (200) is ingericht voor het uitvoeren van de werkwijzestappen volgens een van de conclusies 1-8.
14. Computerprogrammaproduct geconfigureerd voor het verschaffen van instructies voor het uitvoeren van een werkwijze volgens een van de conclusies 1-8, indien 15 geladen op een computeropstelling (400).
15. Computer leesbaar medium (422), omvattende een computerprogrammaproduct volgens conclusie 14. 20 25
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL2005687A NL2005687C2 (en) | 2010-11-12 | 2010-11-12 | Method for determining a spring constant for a deformable scanning probe microscope element, and scanning probe microscope and calibration device arranged for determining a spring constant for a probe element. |
| PCT/NL2011/050773 WO2012064193A1 (en) | 2010-11-12 | 2011-11-11 | Method for determining a spring constant for a deformable scanning probe microscope element, and scanning probe microscope and calibration device arranged for determining a spring constant for a probe element |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL2005687A NL2005687C2 (en) | 2010-11-12 | 2010-11-12 | Method for determining a spring constant for a deformable scanning probe microscope element, and scanning probe microscope and calibration device arranged for determining a spring constant for a probe element. |
| NL2005687 | 2010-11-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL2005687C2 true NL2005687C2 (en) | 2012-05-15 |
Family
ID=43466720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL2005687A NL2005687C2 (en) | 2010-11-12 | 2010-11-12 | Method for determining a spring constant for a deformable scanning probe microscope element, and scanning probe microscope and calibration device arranged for determining a spring constant for a probe element. |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL2005687C2 (nl) |
| WO (1) | WO2012064193A1 (nl) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112069668A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-12-11 | 三峡大学 | 基于微分求积法的电磁暂态快速仿真方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL2009014C2 (en) * | 2012-06-15 | 2013-12-17 | Univ Delft Tech | Method for determining a spring constant of a cantilever of an atomic force microscope or scanning probe microscope, and a calibration device for a cantilever. |
| GB201216529D0 (en) | 2012-09-17 | 2012-10-31 | Univ St Andrews | Torsional stiffness measurement |
| EP3663775A1 (en) | 2018-12-04 | 2020-06-10 | Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO | Scanning probe microscope, scan head and method |
| CN112818494A (zh) * | 2021-02-10 | 2021-05-18 | 西北工业大学 | 基于微分求积法的功能梯度输流管模态及响应分析方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1655738A1 (en) * | 2003-08-11 | 2006-05-10 | Japan Science and Technology Agency | Probe for probe microscope using transparent substrate, method of producing the same, and probe microscope device |
| WO2009070622A2 (en) * | 2007-11-26 | 2009-06-04 | Nanoink, Inc. | Cantilever with pivoting actuation |
-
2010
- 2010-11-12 NL NL2005687A patent/NL2005687C2/en not_active IP Right Cessation
-
2011
- 2011-11-11 WO PCT/NL2011/050773 patent/WO2012064193A1/en not_active Ceased
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1655738A1 (en) * | 2003-08-11 | 2006-05-10 | Japan Science and Technology Agency | Probe for probe microscope using transparent substrate, method of producing the same, and probe microscope device |
| WO2009070622A2 (en) * | 2007-11-26 | 2009-06-04 | Nanoink, Inc. | Cantilever with pivoting actuation |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| BRUGGER J ET AL: "MICROLEVER WITH COMBINED INTEGRATED SENSOR/ACTUATOR FUNCTIONS FOR SCANNING FORCE MICROSCOPY", SENSORS AND ACTUATORS A, ELSEVIER SEQUOIA S.A., LAUSANNE, CH, vol. A43, no. 1/03, 1 May 1994 (1994-05-01), pages 339 - 345, XP000454131, ISSN: 0924-4247, DOI: DOI:10.1016/0924-4247(93)00701-5 * |
| SADEGHIAN H ET AL: "Characterizing size-dependent effective elastic modulus of silicon nanocantilevers using electrostatic pull-in instability", APPLIED PHYSICS LETTERS, AIP, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS, MELVILLE, NY, US, vol. 94, no. 22, 2 June 2009 (2009-06-02), pages 221903 - 221903, XP012121464, ISSN: 0003-6951, DOI: DOI:10.1063/1.3148774 * |
| SUNIL RANA ET AL: "An electrostatically actuated cantilever device capable of accurately calibrating the cantilever on-chip for AFM-like applications; An electrostatically actuated cantilever", JOURNAL OF MICROMECHANICS & MICROENGINEERING, INSTITUTE OF PHYSICS PUBLISHING, BRISTOL, GB, vol. 19, no. 4, 1 April 2009 (2009-04-01), pages 45012, XP020153379, ISSN: 0960-1317, DOI: DOI:10.1088/0960-1317/19/4/045012 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112069668A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-12-11 | 三峡大学 | 基于微分求积法的电磁暂态快速仿真方法 |
| CN112069668B (zh) * | 2020-08-26 | 2023-06-30 | 三峡大学 | 电磁暂态仿真中基于微分求积法和v变换的矩阵计算方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2012064193A1 (en) | 2012-05-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7441447B2 (en) | Methods of imaging in probe microscopy | |
| EP2310830B1 (en) | Micromachined comb drive for quantitative nanoindentation | |
| Cumpson et al. | Accurate analytical measurements in the atomic force microscope: a microfabricated springconstant standard potentially traceable to the SI | |
| US9335240B2 (en) | Method of measuring an interaction force | |
| NL2005687C2 (en) | Method for determining a spring constant for a deformable scanning probe microscope element, and scanning probe microscope and calibration device arranged for determining a spring constant for a probe element. | |
| JP2008164611A (ja) | トンネル電流検知を使用する微小電気機械システム（ｍｅｍｓ）をベースにしたセンサを較正するための方法およびシステム | |
| Zamanzadeh et al. | A resonant pressure MEMS sensor based on levitation force excitation detection | |
| US6424165B1 (en) | Electrostatic apparatus for measurement of microfracture strength | |
| EP2926111B1 (en) | Micromachined comb drive for quantitative nanoindentation | |
| JP5164743B2 (ja) | カンチレバー、カンチレバーシステム及びプローブ顕微鏡並びに吸着質量センサ | |
| US7721587B2 (en) | System and method for improving the precision of nanoscale force and displacement measurements | |
| Gao et al. | An area-variant type MEMS capacitive sensor based on a novel bionic swallow structure for high sensitive nano-indentation measurement | |
| Liang et al. | Physics-guided machine-learning enhanced electrostatic actuated method for in-situ measurement of Young’s modulus | |
| Kalafut et al. | Tristable capacitive microcantilever switches: Measurements and simulations | |
| Kwoka et al. | Soft piezoresistive cantilevers for adhesion force measurements | |
| Kursu et al. | Piezoelectric bimorph charge mode force sensor | |
| Serene et al. | A study and analysis of Microcantilever materials for disease detection | |
| JP2008241619A (ja) | カンチレバー、バイオセンサ、及びプローブ顕微鏡 | |
| Nafari et al. | A micromachined nanoindentation force sensor | |
| JP4378532B2 (ja) | 櫛歯型プローブの駆動装置、原子間力顕微鏡装置および変位測定方法 | |
| Ardito et al. | The effect of nano-scale interaction forces on the premature pull-in of real-life Micro-Electro-Mechanical Systems | |
| Sadeghian et al. | The influence of stress gradient on the pull-in phenomena of microelectromechanical switches | |
| Kwoka et al. | Impedance spectroscopy of electrostatically driven MEMS resonators | |
| Gaitas et al. | A probe with ultrathin film deflection sensor for scanning probe microscopy and material characterization | |
| US20080168830A1 (en) | Devices for Probe Microscopy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| V1 | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20140601 |