Измерения в вакууме и газовой среде

В вакууме повышается добротность колебаний кантилевера, а значит, увеличивается чувствительность, надежность и достоверность в измерениях слабых сил между зондом и образцом. При этом переход от атмосферного давления к вакууму 10^-2 Торр обеспечивает почти десятикратное возрастание добротности. При дальнейшем увеличении вакуума величина добротности быстро выходит на плато и изменяется минимально.

Увеличение чувствительности особенно важно для измерения слабых сил, например, для высокочувствительных магнитных измерений, метода зона кельвина или сканирующей емкостной микроскопии.

а) Коэффициент добротности достигает плато при вакууме 10^-1 Торр и при дальнейшем повышении вакуума практически не меняется. б) Уровень вакуума при котором достигается десятикратное увеличение коэффициента добротности достигается через 1 минуту после начала работы

Системы с высоким и сверхвысоким вакуумом позволяют обеспечить необходимую чистоту процесса. Благодаря условиям высокого вакуума до 10-8 Торр на поверхности исследуемого объекта и в окружающем зонд и образец пространстве отсутствует вода, а значит капиллярные силы взаимодействия между зондом и образцом, и как следствие повышается точность измерения силовых взаимодействий (что полезно, например, для изучения реальных адгезионных эффектов). Кроме того, благодаря высокому вакууму можно проводить измерения в условиях очень низких температур без появления «снега» на поверхности образца. Устройство изменения температуры образа в системе СОЛВЕР HV-MFM «Холодный палец» (“Cold finger”) обеспечивает охлаждение до 110К (с использованием жидкого N2) и нагревание до 420К.
Рис.1 Устройство для изменения температуры образца «Холодный палец»	Рис.2 Высоковакуумная система СОЛВЕР HV-MFM (10-8 Торр)

Образец с ДНК. Топография и отображение фазы
	1) На воздухе
	2) В вакууме

МСМ изображения жесткого диска с низкой плотностью записи
1) На воздухе	2) В вакууме

МСМ изображения жесткого диска с высокой плотностью записи

Магнетизация 80Гб жесткого диска на воздухе (слева) и в вакууме (справа). Режим фазового контраста.

Микроскопия зонда Кельвина в вакууме (5x10-7 Торр) при 113К
Поверхность нелегированного GaAs после предварительной зарядки литографией. Показана отчетливая разница поверхностного потенциала вдоль линии.

Сканирующая Емкостная Микроскопия при 113К

Поверхность нелегированного GaAs после предварительной зарядки литографией.

Ступенчатая поверхность базовой плоскости сапфира (c-plane) и ее сечение указанной плоскостью. Cтупенчатая поверхность получена при отжиге образца при температуре 1350 °C.