作者： 时间：2022-12-01
Minus K公司推出了一种紧凑型、高容量、超低频SPM负刚度隔振台，负刚度减震台（负刚度隔振台/减震平台/防振台）旨在支持重型有效载荷，同时减少低频振动。LC-4 超低频负刚度隔振台有多种容量范围，可匹配振动敏感仪器，以承受1至130磅的重量负载。
LC-4超低频负刚度隔振台有两个版本（低频版本和超低频隔振台版本）。两种版本都可以提供0.5 Hz 或更低的垂直固有频率，并在整个负载范围内实现。水平固有频率取决于负载，低频版本的固有频率为1.5Hz，而超低频隔振台版本在标称负载附近可以达到0.5Hz或更低。
通过负刚度隔振改善纳米级Rman-AFM显微成像（负刚度隔振台/减震平台/防振台/负刚度减震台）
随着扫描探针显微镜(SPM) / AFM /近场扫描光学显微镜NSOM等电镜的分辨率不断从微米级过渡到纳米级，对隔振/防震平台的性能要求越来越高。无论是用于学术实验室还是商业设施，SPM和NSOM系统都极易受到环境振动的影响，Minusk
当测量非常少的埃或纳米的位移时，必须为仪器建立一个绝对稳定的表面。任何耦合到仪器机械结构中的振动都会导致垂直以及水平噪声，并导致测量高分辨率特征的能力下降。其中纵轴是 SPM 最敏感的参数，但这些仪器对横轴的振动也非常敏感。
Minus K团队专门为电镜AFM/SPM/NSOM设计了超低频隔振台/减震平台/防振台/，厂家设计会根据建筑层面的振动和局部隔振技术上做出优化决策。传统上，弹力绳和高性能空气台一直是最常用于SPM和NSOM工作的隔振器。无处不在的无源系统空气台，直到十年前“隔振性能”还是充足的，但是现在正受到更精细的成像要求的挑战。台式的气浮台系统仅能在垂直方向上提供有限的效果，在水平方向上提供更少的隔振效果。
而主动振动系统称为电子力消除，它使用电子设备来感知运动，然后以电子方式实现等量的运动来补偿和抵消运动。有源系统在某种程度上适用于激光和光学应用，因为它们可以在低至0.7 Hz 的频率下开始隔振。但主动振动系统也有劣势：由于它们依靠电力运行，它们可能会受到电子功能障碍和功率调制问题的负面影响，从而中断扫描。此外他们也无法处理太重的集成设备。
最近，采用多个示波器的集成显微镜系统AFM/SPM/NSOM的引入使得能够进行更复杂的光学测量，但这些系统也因为太重，几乎没有可用于这种重型仪器的振动隔离技术。广泛用于光学应用的气浮平台对于这些纳米级分辨率的电镜系统来说，因为它们无法有效隔离低于20 Hz 的振动。而主动隔振的有源系统也不能与这些较新的组合系统一起使用，因为它们无法处理太重型的仪器。
负刚度机制的隔振NSM（Negative-stiffness mechanism）为SPM/NSOM电镜系统提供了可行的隔振替代方案。这包括使用与显微拉曼光谱集成的原子力显微镜 (AFM) 的应用，其中Rman-AFM超低频隔振台（超低频负刚度隔振台）特别适用。事实上，正是负刚度隔振技术的应用使原子力显微镜真正与微拉曼相结合。MinusK 负刚度减震台（负刚度隔振台/减震平台/防振台）可以承受组合系统的重量，并将设备与低频振动隔离开来：这是高性能气浮平台和主动隔振有源系统无法实现的一组关键因素。
AFM Micro-Rama的集成实现纳米级分辨率成像
AFM与微拉曼的集成显着改善两种技术之间的数据相关性，并增强了拉曼测量和分辨率的能力。Micro-Raman 是一种光谱NSOM 技术，用于凝聚态物理和化学，用于研究系统中的振动、旋转和其他低频模式。它依赖于单色光的散射——通常来自可见光、近红外或近紫外范围内的激光。激光与系统中的声子或其他激发相互作用，导致激光光子的能量向上或向下移动。能量的变化提供了有关系统中声子模式的信息。
然而，在微拉曼系统中扫描样品会带来一些问题。在扫描样品时，即使是非常平坦的样品，也很难保持镜头到样品的距离恒定。当在拉曼透镜下从一个像素到另一个像素时，样品和空气的混合物在被照亮的体素（体积像素）中被采样。这会导致与样品的化学成分无关的拉曼光谱中的“人为”强度变化。对于粗糙的样品，效果更加明显。
自动对焦的标准方法对于正在研究的许多问题来说根本不够准确。此外，决定拉曼图像分辨率的点扩散函数在存在离焦光贡献时明显更宽。这会降低分辨率。
AFM原子力显微镜是一种非常高分辨率的扫描探针显微镜，其分辨率只有几分之一纳米，使其成为在纳米尺度上成像、测量和操作物质的最重要工具之一。通过用机械探针“感觉”表面来收集信息。压电元件有助于根据电子指令进行微小但准确和精确的运动，从而实现非常精确的扫描。
AFM由一个微型悬臂组成，其末端有一个锋利的尖端（探针），用于扫描样品表面。悬臂通常是硅或氮化硅，其尖端曲率半径为纳米级。当尖端靠近样品表面时，尖端和样品之间的力导致悬臂偏转。然后通过AFM 测量合成的特性——机械力、静电力、磁力、化学力和其他力，通常使用从悬臂顶面反射到光电二极管阵列中的激光点。
大多数采用AFM加拉曼的系统独立执行这两种扫描。然而，最近开发的拉曼光谱与AFM技术的直接集成为显着改进技术和样品分析打开了大门。
Micro-Raman是一种微技术，但是当加入AFM时，它就变成了一种纳米技术。当系统的纳米反馈以前所未有的精度调整样品的每个像素相对于镜头的位置时，它允许在线记录AFM 结构数据并提高拉曼信息的分辨率。AFM 阶段的小动作也提供过采样：一种众所周知的分辨率提高技术。
Nanonics Imaging Ltd.（与 Renishaw plc、Horiba JY 等主要拉曼制造商合作）开发的一种集成AFM-Raman 系统可同时提供两种模式的在线数据，非常重要的是，在线数据。这一优势解决了拉曼中的关键问题——包括拉曼图像中的分辨率和强度比较——同时允许在线功能表征，例如导热性、弹性和粘附性、电学和其他特性。 （有关Nanonics 平台的更多信息，请参阅“集成AFM和微拉曼的特性”部分。）
促进这种集成的是具有独特特性的新一代AFM探针，例如用于材料沉积的带有悬臂纳米吸管的中空玻璃探针；用玻璃围绕单根纳米线的探针，用于超灵敏的电测量；或用于热导率和热电偶测量的双线玻璃探头。玻璃探针是拉曼集成的理想选择，因为它们对激光透明且没有拉曼背景。它们还向外扩展，允许拉曼和AFM 前所未有的相关性，并允许将多个探头轻松组合在一起，这对于标准AFM来说是非常困难的。
与高性能的气浮台相比，负刚度隔振技术在多个振动频率下具有隔振传递率优势。
资料来源：Minus K Technology Inc.
Minusk超低频负刚度隔振台（Rman-AFM超低频隔振台（超低频负刚度隔振台））
这种开创性集成的基础是负刚度隔振器，由Minus K技术公司开发。对于SPM-Raman和其他NSOM系统来说，负刚度隔振器传递性的改善（即相对于输入地板振动而言，通过隔振器传递的振动），相比于对气浮台和主动隔振系统，隔振性能有实质性的改进。
MinusK负刚度减震台（AFM/SPM/NSOM负刚度隔振台/减震平台/防振台）在低频隔振中采用完全机械的概念。垂直运动隔离由支撑重量负载的刚性弹簧与负刚度机制相结合。在不影响弹簧的静载荷支撑能力的情况下，净垂直刚度非常低。
与垂直运动隔离器串联的梁柱提供水平运动隔离。梁柱的水平刚度因“梁柱”效应而降低（梁柱表现为结合负刚度机制的弹簧）。结果是一种紧凑的无源隔离器，能够具有非常低的垂直和水平固有频率以及非常高的内部结构频率。隔离器（调整为1/2 Hz）在2 Hz 时可实现93% 的隔离效率；5 Hz 时为99%；10 Hz 时为 99.7%。
Aaron Lewis——以色列Nanonics Imaging公司（集成AFM/微拉曼的先驱）总裁，总结道：“在采用负刚度隔振之前，与微拉曼系统结合使用的 AFM 无法在测量时保持足够的成像完整性。”隔振对于系统的成功性能是绝对必要的，Rman-AFM超低频隔振台（负刚度隔振台/减震平台/防振台）的负刚度隔振技术使AFM和微拉曼能够作为一个真正的集成平台发挥作用。“
集成 AFM 和显微拉曼的特点
正如本文前面所讨论的，AFM和微拉曼的集成提供了关键优势，将微拉曼带入了纳米级世界。集成平台提供了提高分辨率的新途径，包括无光学障碍的AFM功能；在各种扫描探针成像模式中使用拉曼进行并行记录（实现直接和同时的图像比较和分析）；和高分辨率拉曼映射。
“直到最近，拉曼散射仍然是独立的，并且远离扫描探针显微镜可以提供的大量洞察力，”以色列公司Nanonics Imaging的总裁Aaron Lewis说，该公司是第一个看到这种整合潜力的公司(www.nanonics.co.il)。 “如果没有系统的这种集成，使用扫描探针显微镜研究样品需要从微拉曼光谱仪中取出样品。这意味着拉曼光谱正在询问的确切区域无法与所选的SPM成像技术有效关联。
“光学集成的另一个方面是SPM可以测量力，但它们无法测量微激光器、硅基波导、荧光染色生物材料等中的光分布。例如，在应用中出现了许多重要的进展“从光子学到硅结构和等离子体金属。过去，这些光子结构在微米范围内；现在它们是纳米级的。”
Nanonics公司平台可用于结构和光子表征，以及AFM和拉曼集成可用的结构和化学表征。
对于这些应用，Nanonics Imaging是AFM和NSOM系统的创新者，包括双尖端/样品扫描AFM系统；业界首个NSOM-AFM低温系统；集成拉曼-原子力显微镜系统；和多探针AFM 和SEM-AFM系统。该公司还拥有最大范围的独特纳米探针的专利。这些探针形成了一个NanoToolKit，用于具有各种任务的独特表征平台，例如基于其独特的NanoFountainPen 技术的纳米光子学、等离子体、纳米化学成像甚至纳米化学沉积。该公司专注于将AFM技术与光学、化学成像和其他分析工具完全集成。
Nanonics MultiView AFM-NSOM显微镜的自由光轴位于标准微拉曼上，现在可以真正整合拉曼和AFM/NSOM 纳米表征的独立世界，从而开启高分辨率拉曼的新时代光谱学。
Jim McMahon 撰写有关仪表技术的文章。本文由 Minus K Technology Inc. 提供，该公司成立于 1993 年，旨在开发、制造和销售基于专利负刚度机制技术 (www.minusk.com) 的隔振产品。应用包括纳米技术、生物科学、半导体、材料研究、航天器的零重力模拟和高端音频。
