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1. WO2000040946 - METHOD AND DEVICE FOR SIMULTANEOUSLY DETERMINING THE ADHESION, FRICTION, AND OTHER MATERIAL PROPERTIES OF A SAMPLE SURFACE

Publication Number WO/2000/040946
Publication Date 13.07.2000
International Application No. PCT/DE2000/000003
International Filing Date 04.01.2000
Chapter 2 Demand Filed 03.08.2000
IPC
G01N 19/02 2006.01
GPHYSICS
01MEASURING; TESTING
NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
19Investigating materials by mechanical methods
02Measuring coefficient of friction between materials
G01N 19/04 2006.01
GPHYSICS
01MEASURING; TESTING
NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
19Investigating materials by mechanical methods
04Measuring adhesive force between materials, e.g. of sealing tape, of coating
CPC
G01N 19/02
GPHYSICS
01MEASURING; TESTING
NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
19Investigating materials by mechanical methods
02Measuring coefficient of friction between materials
G01N 19/04
GPHYSICS
01MEASURING; TESTING
NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
19Investigating materials by mechanical methods
04Measuring adhesive force between materials, e.g. of sealing tape, of coating
G01Q 20/02
GPHYSICS
01MEASURING; TESTING
QSCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
20Monitoring the movement or position of the probe
02by optical means
G01Q 60/26
GPHYSICS
01MEASURING; TESTING
QSCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
60Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
24AFM [Atomic Force Microscopy] or apparatus therefor, e.g. AFM probes
26Friction force microscopy
G01Q 60/28
GPHYSICS
01MEASURING; TESTING
QSCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
60Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
24AFM [Atomic Force Microscopy] or apparatus therefor, e.g. AFM probes
28Adhesion force microscopy
Applicants
  • KROTIL, Hans-Ulrich [DE/DE]; DE
  • STIFTER, Thomas [DE/DE]; DE (UsOnly)
  • MARTI, Othmar [DE/DE]; DE (UsOnly)
Inventors
  • KROTIL, Hans-Ulrich; DE
  • STIFTER, Thomas; DE
  • MARTI, Othmar; DE
Agents
  • TILGER, Bernhard; Erbisgasse 3 D-64646 Heppenheim, DE
Priority Data
199 00 114.605.01.1999DE
Publication Language German (DE)
Filing Language German (DE)
Designated States
Title
(DE) VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR GLEICHZEITIGEN BESTIMMUNG DER ADHÄSION, DER REIBUNG UND WEITERER MATERIALEIGENSCHAFTEN EINER PROBENOBERFLÄCHE
(EN) METHOD AND DEVICE FOR SIMULTANEOUSLY DETERMINING THE ADHESION, FRICTION, AND OTHER MATERIAL PROPERTIES OF A SAMPLE SURFACE
(FR) PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA DETERMINATION SIMULTANEE DE L'ADHERENCE, DE LA FRICTION ET D'AUTRES PROPRIETES D'UNE SURFACE D'ECHANTILLON
Abstract
(DE)
Es wird ein Verfahren zur ortsaufgelösten simultanen Erfassung der Adhäsion und Reibung sowie gegebenenfalls auch weiterer Materialeigenschaften einer zu untersuchenden Probenoberfläche (30) mittels eines eine Rastersonde (1) umfassenden Rastersondenmikroskops beschrieben. Die Rastersonde (1) und/oder die Probe (25) mit der zu untersuchenden Probenoberfläche (30) werden hierbei so verfahren, bis die Rastersonde (1) an einer zu untersuchenden Stelle (34) der Probenoberfläche (30) auf bestimmte Art und Weise mit dieser wechselwirkt. Die Rastersonde (1) und/oder die Probe (25) werden hierbei einer vertikalen Schwingung unterworfen und es wird ein die Deformation der Rastersonde (1) charakterisierendes erstes Meßsignal aufgenommen. Zudem wird ein die Deformation der Rastersonde (1) charakterisierendes zweites Meßsignal aufgenommen, wobei die Rastersonde (1) und/oder die Probe (25) einer horizontalen und/oder vertikalen Schwingung unterworfen werden. Aus diesen beiden Me?signalen werden nun mittels einer geeigneten Auswerteeinrichtung die gewünschten Materialeigenschaften bestimmt. Zur Erfassung des gesamten zu untersuchenden Oberflächenbereiches wird die Rastersonde (1) und/oder die Probe (25) erneut verfahren und zur Wiederholung des beschriebenen Meßvorgangs an der nächsten zu untersuchenden Stelle auf die oben beschriebene Art und Weise mit der Probenoberfläche (30) in Kontakt gebracht. Es wird auch ein geeignetes Rastersondenmikroskop zur Durchführung dieses Verfahrens beschrieben.
(EN)
The invention relates to a method for the location-resolved, simultaneous detection of adhesion and friction and optionally of other material properties of a sample surface (30) to be examined. To this end a raster probe (1) is used which comprises a raster probe microscope. Said raster probe (1) and/or the sample (25) with the sample surface (30) to be examined are displaced until the raster probe (1), at a position (34) of the sample surface (30) to be examined, interacts in a defined manner with the same. The raster probe (1) and/or the sample (25) are subjected to a vertical oscillation and a measuring signal is recorded which characterizes the deformation of the raster probe (1). In addition, a second measuring signal is recorded which characterizes the deformation of the raster probe (1), whereby the raster probe (1) and/or the sample (25) are subjected to a horizontal and/or vertical oscillation. The desired material properties are now determined from both of these measuring signals using an appropriate evaluation device. The raster probe (1) and/or the sample (25) are displaced once again in order to record the entire surface area to be examined, and are brought into contact with the sample surface (30) in the above-described manner in order to repeat the described measuring procedure at the next position to be examined. The invention also relates to a suitable raster probe microscope for carrying out this method.
(FR)
L'invention concerne un procédé pour la détection simultanée à résolution spatiale de l'adhérence et de la friction ainsi qu'éventuellement d'autres propriétés d'une surface d'échantillon à examiner (30) au moyen d'un microscope-sonde à balayage comprenant une sonde à balayage (1). Dans le procédé selon l'invention, on déplace la sonde à balayage (1) ou l'échantillon (25) présentant la surface à examiner (30) jusqu'à ce que la sonde à balayage (1) interagisse de manière définie avec la surface d'échantillon (30) à un emplacement à examiner (34) de cette surface (30). On soumet la sonde à balayage (1) ou l'échantillon (25) à une oscillation verticale et on enregistre un premier signal de mesure caractérisant la déformation de la sonde à balayage (1). On enregistre également un deuxième signal de mesure caractérisant la déformation de la sonde à balayage (1), la sonde à balayage (1) ou l'échantillon (25) étant soumis à une oscillation horizontale ou verticale. On détermine alors les propriétés désirées du matériau à partir de ces deux signaux de mesure au moyen d'une installation d'évaluation appropriée. Pour collecter des données sur toute la zone de surface à examiner, on déplace de nouveau la sonde à balayage (1) ou l'échantillon (25) et on la met en contact avec la surface d'échantillon (30) de la manière décrite plus haut afin de répéter la procédure de mesure décrite à l'emplacement à examiner suivant. L'invention concerne également un microscope-sonde à balayage convenant à l'exécution de ce procédé.
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