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mit demAtomic Force Microscope)
Zur Zeit sind mehrere Rasterkraftmikroskope kommerziell erhältlich. Aufbau, Funktion und Anwendungsmöglichkeiten des AFM (üblicherweise verwendete Abkürzung für Atomic Force Microscope) sind In der Fachliteratur beschneben. Hier sei lediglich darauf hingewiesen. dass diese Geräte auch Oberflächenuntersuchungen unter Flüssigkeiten erlauben. Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer entsprechenden kommerziellen Flüssigkeitszelie, wie sie im NanoScope live AFM des Herstellers Digital Instruments (Santa
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der Plexlglashalterung (2) für die Messspitze und einem O-Ring aus Kunststoff (3) gebildet.
Die Zelle kann über zwei Kanäle (4) In der Plexlglashalterung befüllt werden.
Weitere In Figur 1 benannte Komponenten seien hier nur der Vollständigkeit halber benannt Piezoscanner auf dem die Probe mittels Stahlplättchen magnetisch fixiert ist (5), AFM Messspitze (6) und Laserstrahl (7). Auf eine nähere Beschreibung wird aber verzichtet, weil es sich um literaturbekannte Dinge handelt, welche zum Verständnis der Erfindung nicht unmittelbar notwendig sind.
Eine Zelle dieser Art stellt einige wichtige Limitierungen für eine Reihe wissenschaftlich und technologisch interessanter Untersuchungen dar. Die mit der Erfindung in Zusammenhang stehende Problematik und deren Lösung ist im nächsten Punkt ausführlicher beschrieben.
Die oben beschriebene Flüssigkeitszelle weist folgende Nachteile auf a) Durch Einwirkung einer Reihe organischer Flüssigkeiten (z. B. Cyclohexan, Toluol und viele andere) quillt der 0-Dichtring so stark an, dass Probenoberfläche und Plexiglasabdeckung (Halterung für die
Abtastspitze) auseinander gedrückt werden. Dadurch werden Justieren der Spitze und stabile Messun- gen unmöglich (Abtastspitze wird von der Probenoberfläche weggedrückt). b) Durch Einwirkung des organischen, flüssigen Mediums auf den Dichtring kann auch ein Herauslösen von Weichmachern und etwaigen anderen Komponenten nicht ausgeschlossen werden.
Dadurch ist nicht mehr sichergestellt, dass das flüssige Zellmedium während der Messung in seiner ursprünglichen
Reinheit vorliegt. c) Die Dichtigkeit der Zelle Ist nur für relativ grossflächige, ebene Proben optimal, wenn die untere
Auflagefläche des Dichtringes und der analysierte Probenbereich in der selben Ebene liegen (wie in
Figur 1 zu sehen).
Liegt diese Auflagefläche tiefer als der analysierte Probenbereich - was dann der Fall ist, wenn ein kleines (d. h. kleiner als der Auflagedurchmesser des Dichtringes) Probenstück in der Mitte
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-,gestellt werden, und der O-Ring dichtet die Zelle aufgrund des grösseren Abstandes zwischen den beiden Kontaktflächen nicht mehr ab. d) Beim Aufkleben kleiner Proben auf ein Trägerplättchen kommt zu Punkt c) noch als weiteres Problem, dass die Flüssigkeit in der Zelle direkt mit dem Kleber in Kontakt kommt, was ebenfalls wieder eine
Quelle für Verunreinigungen (ähnlich wie in Punkt b) beschrieben) darstellt.
Die unten beschriebene Erfindung stellt eine Lösung dieser Probleme dar Die Ertindung wird anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt
Figur 1 : Übliche kommerzielle Anordnung (Seitenansicht/Schnitt), welche den Stand der Technik beschreibt,
Figur 2 a : Eigener Probenträger in Aufsicht,
Figur 2 b : Eigener Probenträger (Schnitt A, in Fig. 2a bezeichnet),
Figur 2 c : Eigener Probenträger (Schnitt B, in Fig. 2a bezeichnet),
Figur 3 : Eigener Probenträger in der Messanordnung (Seitenansicht/Schnitt).
Die oben beschriebenen Probleme können mit einem Probenträger, wie er in Figur 2 a bis c dargestellt ist. gelöst werden :
Der Probenträger besteht aus einem metallischen Zylinder (2), zentrisch auf einem kreisrunden, magnetischen Stahlplättchen (5) aufgeklebt, mit einer eingefrästen Vertiefung, in welcher die Probe mittels Schraube (3) von der Seite her fixiert wird. Ein passgenauer Metallnng (1), welcher auf zwei an gegenüberliegenden Punkten am Rande des Stahl plättchens (5) aufgeklebten Federn (4) aufliegt, ist konzentrisch über den Zylinder (2) gesteckt.
Dieser Metallnng (1) wird durch die Federn (4) so nach oben gedrückt, dass die plane Oberseite des Ringes mit der Unterseite der Plexiglasabdeckung (siehe Figur 3) abdichtet, ohne dass
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(1) ist auch die Berührungsfläche zwischen diesen beiden Teilen für Flüssigkeiten dicht. Als Material für die Metallteile bietet sich Aluminium an. Das Konzept lässt sich aber auch mit anderen Materialien (z. B. Teflon) realisieren. Die angegebenen Abmessungen sind Richtwerte, die auf die Grösse der gesamten Messanordnung abgestimmt werden können. Figur 3 zeigt den Probenträger in der Messanordnung.
Komponente Nr (1) bezeichnet die Probe, welche mittels Schraube im Probenträger fixiert ist, und (5) bezeichnet den
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restlichedie beiden Federn Im Probenträger um 90 Grad verdreht eingezeichnet um die Gesamtanordnung besser sichtbar zu machen.
Diese Konstruktion stellt eine Lösung sämtlicher beschnebenen Probleme dar :
Durch Abwesenheit jeglicher Kunststoffe ist sowohl das Quellproblem eliminiert. und auch das Herauslösen von Substanzen kann ausgeschlossen werden.
Der Abstand zwischen Probe und Plexiglashalterung kann über grössere Distanzen variiert werden, ohne mit der Dichtigkeit Probleme zu bekommen. Ausserdem kann auch noch beim Fixieren der Probe mittels Schraube ein Anpassung In der Höhe vorgenommen werden.
Durch Fixieren der Probe mittels Schraube werde Verunreinigungsprobleme mit Klebern vermieden.
Als weitere vorteilhafte Eigenschaft ist zu vermerken, dass zwischen Metallnng und Plexlglashalterung (siehe Figur 3) nur geringe Reibungskräfte auftreten, und somit bel Verschiebung der Messspitze in lateraler Richtung beide Teile leicht gegeneinander gleiten können, ohne dass der Probenhalter mitgezogen wird (was bei der kommerzielle Anordnung (Figur 1) bei grösseren Verschiebungen der Fall Ist).