ピエゾ抵抗自己検知型カンチレバー

SCL-Sensor tech社のピエゾ抵抗自己検知型(PRS, Piezo Resistive Self-sensing)カンチレバーは、カンチレバーの反りを電気的に直接測定することができるマイクロカンチレバーです。

反りを直接検出できるので、リードアウトの回路は単純化でき、光てこ方式と比べて空間的な制限を受けないという特長があります。そのため、SEMやTEMなどさまざまな装置との組み合わせが可能です。専用のGETec社のAFSEMを使えば、既存のSEM内ですぐに使用することができます。

また、先端にプローブの無いティップレスカンチレバーは、カンチレバー型の各種センサーとして利用でき、板ばねの共振を利用した力学測定・流体センサ・への応用が可能です。

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ピエゾ抵抗自己検知型カンチレバー特徴

ピエゾ抵抗センサ・ブリッジ回路・熱アクチュエーターが一体化

PRSカンチレバー先端には先端の曲率半径が15nm以下のプローブが形成されています。カンチレバー先端付近のヒーター部分に励振シグナルを入力することで、カンチレバーの熱励振が可能です。カンチレバーと基板の境界付近にあるのが反りセンサーで、材質はボロンをドープしたSiです。センサーはホイートストンブリッジ回路のR1, R2にあたり、固定抵抗R3,R4はセンサと同材質・同形状で反りの発生しない部分に配置されています。このホイートストンブリッジ回路により、熱ドリフト補償しつつ反りシグナルを高感度に検出できます。

イメージング用Siプローブカンチレバー

カンチレバー先端にSi製のプローブを有する、AFM用の標準PRSカンチレバーシリーズです。自己検知型のAFMイメージングにご利用いただけます。長い300μmのカンチレバー(PRSA)には熱励振用のヒーターが組み込まれています。

チップはカンチレバー表面の回路と接続されたPCB(6 x 5 mm)基板として提供されます。この基板は専用のソケットに固定できるので、カンチレバーの交換も安全かつ容易に行うことができます。

センシング用ティップレスカンチレバー (TL)

プローブの無いティップレスカンチレバーです。力学測定、ガス/流体の分析、磁気トルク計などさまざまな計測に応用することができます。
また、カスタムプローブを成形させたり加工させるための開始材料としても有用です。

イメージング用先鋭化ダイアモンドローブカンチレバー (SCD)

カンチレバー先端に先鋭化した単結晶ダイアモンド(SCD)プローブを有するPRSカンチレバーシリーズです。プローブの硬度が高く先鋭なまま長期間の使用に耐えられるため、ナノインデンテーション、スクラッチ、高いアスペクト比が必要なサンプルのイメージングに有効です。
また、SCDは表面エネルギーが小さいため、粘着性のサンプルや生体試料などをイメージングする際のコンタミネーションが抑えられます。

チップ・基板・プリアンプを含むスターターキット

スターターキットは、カンチレバー・PCBソケット・プリアンプ・専用ケーブルがセットになったキットです。お手元のAFMコントローラや計測器でカンチレバーの反りや励振が可能です。

　1. カンチレバー基板を把持するケーブル付きのソケット
　2. プリアンプ (5-15Vの双極電源が必要です)
　3. 入出力ケーブル
　4. 任意の種類のカンチレバー基板(10枚入) × 2パック

データシート

参考文献

Semenenko, B. and Esquinazi, P.: Diamagnetism of Bulk Graphite Revised. Magnetochemistry 2018, 4, 52. [LINK]
D. Yablon et al.: Cross-platform integration of AFM with SEM: Offering the best of both worlds. Microscopy and Analysis 31(2): p14-18 (2017) [PDF]
Maja Dukic et al.:Piezoresistive AFM cantilevers surpassing standard optical beam deflection in low noise topography imaging. Scientific Reports 2015, 5:16393 [PDF]
Anastasios Badarlis et al.: Measurement and Evaluation of the Gas Density and Viscosity of Pure Gases and Mixtures Using a Micro-Cantilever Beam. Sensors, 15(9), 24318-24342 (2015) [LINK]
G.E. Fantner et al.: Use of self-actuating and self-sensing cantilevers for imaging biological samples in fluid. Nanotechnology 20 (2009) 434003 [PDF]
G.E. Fantner et al., DMCMN: In Depth Characterization and Control of AFM Cantilevers With Integrated Sensing and Actuation. Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control NOVEMBER 2009, Vol. 131 / 061104-1 [LINK]

メーカーサイト

http://www.sclsensortech.com/5.0.html

ピエゾ抵抗自己検知型カンチレバー仕様

型番*1	カンチレバー					プローブ
型番*1	共振周波数 kHz	ばね定数 N/m	寸法 LW μm	変位感度 μV/nm *2	力感度 nN/μV *2	先端径 nm	高さ μm	材質
標準Siプローブ
PRSA-L300- F50- Si-PCB	30 – 65	1 – 15	300±5 x 110±3	1 – 2	0.5 – 56	< 15	4 – 6	Si
PRSA-L300- F80- Si-PCB	65 – 95	15 – 56	300±5 x 110±3	1 – 2	0.5 – 56	< 15	4 – 6	Si
PRS- L70-F900- Si-PCB	500 – 1300	35 – 400	70 – 85, 30±1	3	–	< 15	4 – 7	Si
単結晶ダイアモンドプローブ
PRSA-L300- F50-SCD-PCB	30 – 65	1 – 15	300±5 x 110±3	1 – 2	0.5 – 56	< 15	12 – 16	SCD
PRS -L100-F500-SCD-PCB	250 – 750	12 – 330	110±5 x 48±2	1 – 3	4 – 330	< 15	12 – 16	SCD
ティップレス
PRS-L450- F30- TL-PCB	14 – 48	0.5 – 24	450±5 x 100±3	1 – 2	0.24 – 24	–	–	–
PRSA-L300- F50- TL-PCB	30 – 65	1 – 15	300±5 x 110±3	1 – 2	0.5 – 56	–	–	–
PRSA-L300- F80- TL-PCB	65 – 95	15 – 56	300±5 x 110±3	1 – 2	0.5 – 56	–	–	–
PRSA-L100-F400- TL-PCB	250 – 550	14 – 170	100±5 x 48±3	1 – 3	4 – 170	–	–	–