如何挑选AFM探针

建议：强烈建议客户根据自己的需求对每个参数做一步步的筛选，因为每点击一次“筛选”，左侧筛选栏都会只保留出满足您要求的探针型号和参数（包括数量），这样对您的进一步筛选起着指导作用。当然，您也可以一下子选择自己想查的几个参数，再点击“筛选”，但是不太推荐，因为一次选择多个参数，有时导致要求苛刻，会把潜在满足您要求的探针过滤掉。


布鲁克常用探针选型指南



材料样品

 

 

大气环境

液下环境

智能成像

高分辨

ScanAsyst-Air  , SNL-10 

ScanAsyst-Fluid + , SNL-10  

 

一般成像

DNP-10 

ScanAsyst-Fluid , DNP-10 

轻敲模式

较软样品/相位成像

OLTESPA-R3 ,  RFESPA-75

SNL-10   , DNP-10   

 

一般样品

TESPA-V2 , RTESPA-300  

SNL-10   , DNP-10  

 

快速扫描

Fastscan-A

Fastscan-B, Fastscan-C  

接触模式

一般成像

SNL-10   ,DNP-10 , MLCT  

SNL-10   , DNP-10  , MLCT  

 

摩擦力显微镜

ORC8-10, SNL-10， DNP-10   

ORC8-10,  SNL-10 , DNP-10  

 

电磁学测量

静电力显微镜

MESP-RC-V2 ，MESP-V2， SCM-PIT-V2

磁力显微镜

MESP-RC-V2 ，MESP-V2

表面电势测量

PFQNE-AL ，MESP-RC-V2， MESP-V2，OSCM-PT-R3 ，SCM-PIT-V2

导电原子力/隧穿原子力

MESP-RC-V2 ，MESP-V2， SCM-PtSi，OSCM-PT-R3 ，SCM-PIC-V2， SCM-PIT-V2

峰值力隧穿原子力显微镜

PFTUNA ，MESP-RC-V2， MESP-V2，SCM-PtSi ，SCM-PIT-V2

扫描电容显微镜

OSCM-PT-R3 ，SCM-PIC-V2， SCM-PIT-V2

扫描扩散电阻显微镜

SSRM-DIA ，DDESP-V2， DDESP-FM-V2，OSCM-PT-R3 ，SCM-PtSi, SCM-PIT-V2

压电力响应显微镜

DDESP-V2 ， DDESP-FM-V2  ， MESP-RC-V2 ，  MESP-V2 ， OSCM-PT-R3  ， SCM-PtSi, SCM-PIT-V2

 

生物样品

生物小分子

一般成像

MLCT， DNP-10，DNP-S

高分辨

SNL-10 ，Fastscan-D， AC40

细胞

一般成像

MLCT， DNP-10

力学测量

MLCT-BIO，DNP-10 ，ScanAsyst-Fluid， PFQNM-LC-A-CAL

探针修饰

修饰小球

NP-O10

修饰分子

NPG-10

 

用于高分辨成像的超探针

Dimension Icon

大气环境

ScanAsyst-Air-HPI，PeakForce-HiRs-SSB

液下环境

PeakForce-HiRs-F-B

Dimension Fastscan

大气环境

PeakForce-HiRs-SSB*，PeakForce-HiRs-F-A

液下环境

Fastscan-D-SS

*setpoint need to be around 100pN

 

力学测量

杨氏模量（E）

探针类型

弹性常数（K）

0.7Mpa<E<20Mpa

SNL-10 ; SCANASYST-AIR*

0.5N/m

1Mpa<E<100Mpa

SAA-HPI-30

0.25N/m

5Mpa<E<500Mpa

AD-2.8-AS；AD-2.8-SS

2.8N/m

RTESPA-150

5N/m

10Mpa<E<1Gpa

RTESPA-150-30

200Mpa<E<2Gpa

AD-40-AS；AD-40-SS

40N/m

RTESPA-300

100Mpa<E<10Gpa

RTESPA-300-30

1Gpa<E<20Gpa

RTESPA-525 ; RTESPA-525-30

200N/m

10Gpa<E<100Gpa

DNISP-HS; PDNISP-HS

450N/m

可下载的探针选型资料，如下：


Calibrated Probes - 武汉CQ9电子科技有限公司 (dgruitao.com)

力学测量选针表 - 武汉CQ9电子科技有限公司 (dgruitao.com)


每个探针都有三部分组成：tip（针尖），cantilever（悬臂梁），substrate（基片）

大部分材料都是硅或者氮化硅。

一般悬臂梁的形状有：矩形和三角形、Special。

1）悬臂的主要参数有：spring constant（弹性系数）、resonance frequency（共振频率）、悬臂长度（宽度厚度等）、悬臂形状、悬臂的镀层、悬臂材料、悬臂梁的数目等；
2）针尖tip的主要参数有：tip radius、tip geometry、tip coating、tip height等；
3）不同的探针具体有不同的用途， 所以我们也从适合的样品（sample）类型、适合的AFM机型（包括非Bruker品牌的afm机型）、适合的工作模式（work mode）、适合的应用（application）对探针做了分类，可以在探针左边的帅选栏里进行相应的筛选和查询。


如何挑选AFM探针

1）确认待测物（详情可以参见探针左侧的相关筛选栏）
         如：高分子、无机物、细胞........
2）确认AFM应用（application，详情可以参见探针左侧的相关筛选栏）模式
         形貌、电性、液下成像、力曲线............
3）确认扫描扫描的精度
挑选合适探针针尖1nm、2nm、7nm、10nm........?
4）确认共振频率和弹性系数（详情可以参见探针左侧的相关筛选栏）
         取决于扫描速度、工作模式（work mode，详情可以参见探针左侧的相关筛选栏）、待测物软硬度等信息



注：探针网站里，呈现的都是常见的探针系列及型号，除此以外的 bruker（布鲁克）探针型号（如：PFQNM-LC 、PEAKFORCE SECM 等探针）报价或者详细参数，有需要的客户线上线下咨询探针销售。


下面针对大部分探针系列逐一做简要的说明。
关于不同系列探针后面的 A，AW，W；-HM，-HR，-LM 等说明，如下：

1）AD 系列探针，金刚石镀层导电硅基探针，一盒 5 根。根据频率和曲率半径的不同，有不同的型号。

2）CDP 和 CDR 系列、EBD-CD 探针，主要用于 insight（全自动原子力显微镜）机型上。

3）CLFC 系列探针，tipless
  • CLFC-NOBO 和 CLFC-NOMB 探针，用来做 calibration，用其自身已知的悬臂 Kref（弹性系数）值来校准未知探针悬臂的 K 值。
  • 要校准的悬臂的弹性系数一般应该在 0.3Kref <K < 3Kref范围内。

4）CONTV 系列的探针，
  • -A 表示一盒 10 根针，且悬臂背面有 Al 镀层；
  • -AW 表示一个 wafer，大概有 300-400 根针，且悬臂背面有 Al 镀层；
  • -W 表示一个 wafer，但悬臂背面无镀层（no coating)；
  •  只写了 CONTV，表示一盒 10 根针，但悬臂背面无镀层（no coating)
  • -PT 表示悬臂前面（含 tip）有 Ptlr 镀层，导电

5）DDESP 系列和 DDLTESP-V2、DDRFESP40 探针，导电，有导电金刚石涂层 tip

6）DNISP 系列和 PDNISP、MDNISP-HS、NICT-MAP 探针，有手工制作的天然金刚石纳米压痕 tip，都可以做纳米压痕。

7）DNP 系列探针，每个型号悬臂背面都有 Gold 镀层；
  • -10 表示一盒 10 根针且曲率半径的标称值为 20nm；
  • DNP 后面啥数字没有，表示一盒一个 wafer，大概有 300-400 根针，且曲率半径的标称值为 20nm；
  • -S10 表示一盒 10 根针且曲率半径的标称值为 10nm；
  • DNP-S 后面啥数字没有，表示一盒一个 wafer，大概有 300-400 根针，且且曲率半径的标称值为 10nm
8）ESP 系列的探针，
  • ESP 后面带 A，表示一盒 10 根针，且悬臂背面有 Al 镀层；
  • ESP 后面带 AW 表示一个 wafer，大概有 300-400 根针，且悬臂背面有 Al 镀层；
  • ESP 后面带 W 表示一个 wafer，但悬臂背面无镀层（no coating）；
  • 只写了 ESP，表示一盒 10 根针，但悬臂背面无镀层（no coating)。

9）Fastscan 系列探针，专门用在 Dimension FASTSCAN 这个 AFM 机型上

10）FESP 系列的探针，

  • FESP 后面带 A，表示一盒 10 根针，且悬臂背面有 Al 镀层；
  • FESP 后面带 AW 表示一个 wafer，大概有 300-400 根针，且悬臂背面有 Al 镀层；
  •  FESP 后面带 W 表示一个 wafer，但悬臂背面无镀层（no coating）；
  • 只写了 FESP，表示一盒 10 根针，但悬臂背面无镀层（no coating)。
11）FIB 系列的探针，
  • -A 是一盒 5 根，且悬臂背面有 Al 镀层；否则就是一盒 5 根，但悬臂背面无镀层（nocoating）；
  • 不同 AFM 机型对应的有不同型号的 FIB 探针，具体请在 AFM 探针筛选中查询。
12）FMV 系列探针，
  • -A 表示一盒 10 根针，且悬臂背面有 Al 镀层；
  • -AW 表示一个 wafer，大概有 300-400 根针，且悬臂背面有 Al 镀层；
  • -W 表示一个 wafer，但悬臂背面无镀层（no coating)；
  • 只写了 FMV，表示一盒 10 根针，但悬臂背面无镀层（no coating)
  • -PT 表示表示悬臂前面（含 tip）有 Ptlr 镀层，导电
13）HAR 系列探针，
  • -A-10 表示一盒 10 根针，且悬臂背面有 Al 镀层；
14）HMX 系列探针，
  • -10 表示表示一盒 10 根针，且悬臂背面有 Al 镀层；
  • -W 表示一个 wafer，且悬臂背面有 Al 镀层；
15）LTESP 系列探针，
  • -A 表示一盒 10 根针，且悬臂背面有 Al 镀层；
  • -AW 表示一个 wafer，大概有 300-400 根针，且悬臂背面有 Al 镀层；
  • -W 表示一个 wafer，但悬臂背面无镀层（no coating)；
  • 只写了 LTESP，表示一盒 10 根针，但悬臂背面无镀层（no coating)；
16）MESP 系列探针，导电，悬臂前面（含 tip）有 Magnetic CoCr 导电涂层
  • -HM 表示高磁距 high moment；
  • -HR 表示高分辨高磁矩（high-resolution, high moment）;
  • -LM 表示 low moment；
17）MLCT 系列，
  • -bio 和-bio-DC 是为生物样品优化的探针，tip 的形状和高度跟 MLCT 不一样，而且-bio-DC 有热漂补偿，因此对于细胞培养和温度变化中测量的生物样品，可以考虑用这款探针。
  •  MLCT-FB 的镀层比 MLCT 厚，其他方面和 MLCT一样。
  • -O 表示没有 tip。
  • -UC 表示没有镀层。tip radius 是 20nm。
18）MSCT 系列探针，
  •  MSCT-MT-A 只有一个悬臂，只能在 innova 上用。
  • -UC 表示没有镀层。MSCT 相比 MLCT 系列，针尖半径（tip radius 为 10nm）更小。

19）MSNL 系列，比 MSCT 和 MLCT 系列的针尖半径更小，只有 2nm。

20）MLCT\MSCT\MSNL 系列的探针，有镀层的都是 reflection gold。

21）NCHV 系列，虽然参数和 rtesp-300 差不多，但其是性价比高的探针，只能做定性的分析，不能拿来做 QNM。

22）NCLV 系列探针也是性价比高的探针

23）NP 系列探针，
  • -10UC 表示一盒 10 根，且悬臂背面无镀层；
  • -W-UC 表示一盒一个 wafer，且悬臂背面无镀层；
  • NP 后面跟“G”，表示悬臂前面和背面都有 Gold 镀层；NPG 表示一盒一个 wafer，大概 300-400 根；NPG
  • -10 表示一盒 10 根；
  • -O10 表示一盒 10 根，探针无针尖（tipless）且悬臂背面有 Gold 镀层；
  • -OW 表示一盒一个 wafer，探针无针尖（tipless）且悬臂背面有 Gold 镀层；
  •  NPV-10 表示一盒 10 根，且悬臂背面有 Gold 镀层；

24）OBL-10 探针，是不能调角度的，悬臂的倾角是±3°，不能装在 Dimension afm 上。

25）PEAKFORCE-HIRS 系列探针，tip radius 只有 1nm, 而且频率都是 100KHz 以上，可以做高分辨成像。

26）PFDT系列，专门用在有peakforce deep trench工作模式的Dimension icon机型上测Holes/Trenches

27）PFQNE-AL 探针，导电，是专门为 peakforce KPFM 模式优化的探针。其参数不全，保密的原因

28）PT 系列是做 STM 模式用的探针。

29）RESP 系列探针，
  • RESP 后面跟“A”，表示悬臂背面有 Al 镀层，且一盒有 10 根；
  • RESP 后面跟“AW”，表示悬臂背面有 Al 镀层，且一盒有一个 wafer，大概 300-400根；
  • RESP 后面跟“ ”，表示悬臂背面无镀层，且一盒有 10 根；
  • -10 表示共振频率是 10KHz，
  • -20 表示共振频率是 20KHz；
  • -40 表示工作频率是 40KHz；
30）RFESP 系列探针，
  • RFESP 后面跟“A”，表示悬臂背面有 Al 镀层，且一盒有 10 根；
  • RFESP 后面跟“AW”，表示悬臂背面有 Al 镀层，且一盒有一个 wafer，大概 300-400根；
  • RFESP 后面跟“ ”，表示悬臂背面无镀层，且一盒有 10 根；
  • -190 表示共振频率是 190KHz，
  • -75 表示共振频率是 75KHz；
  • -40 表示工作频率是 40KHz；
31）RMN 系列探针，导电
  • 固体金属（Solid Metal）探针，有优良的导电性，并且不会出现金属涂层硅探针所产生的薄膜粘附问题。
  • 根据不同的应用对应有不同的型号可以选择

32）RTESP 系列探针，
  • RTESP 后面跟“A”，表示悬臂背面有 Al 镀层，且一盒有 10 根；
  • RTESP 后面跟“AW”，表示悬臂背面有 Al 镀层，且 一盒有一个 wafer，大概 300-400 根；
  • RTESP 后面跟“ ”，表示悬臂背面无镀层，且一盒有 10 根；
  • -150 表示共振频率是 150KHz，-150-30 属于预校准探针，表示共振频率是 150KHz，且曲率半径是 30nm
  • -300 表示共振频率是 300KHz；-300-30 属于预校准探针，表示共振频率是 300KHz，且曲率半径是 30nm
  • -525 表示工作频率是 525KHz；-525-30 属于预校准探针，表示共振频率是 525KHz，且曲率半径是 30nm

33）SAA-HPI 系列 探针，

  • -30 表示是预校准探针，曲率半径为 30nm
  • -SS 表示超尖探针，曲率半径的标称值为 1nm
）预校准的探针有：
  • SAA-HPI-30： 0.25N/m, k certified, controlled end radius, 一盒5根
  • RTESPA-150-30： 5N/m, k certified, controlled end radius, 一盒5根
  • RTESPA-300-30： 40N/m, k certified, controlled end radius, 一盒5根
  • RTESPA-525-30： 200N/m, k certified, controlled end radius,一盒5根
34）SCANASYST 系列探针，

专门为 SCANASYST（智能模式）优化的探针

35）SCM 系列探针，导电，悬臂前面（含 tip）有 Conductive PtIr 或Conductive PtSi 镀层

36）SMIM 系列探针，导电

37）SNL 系列探针，
  • -10 表示一盒 10 根；
  • -W 表示一盒一个 wafer，大概 300-400 根

38）SSRM-DIA 探针，导电

39）TESP 系列探针
  • TESP 后面跟后面跟“A”，表示悬臂背面有 Al 镀层，且一盒有 10 根；
  • TESP 后面跟“AW”，表示悬臂背面有 Al 镀层，且一盒有一个 wafer，大概 300-400根；
  • TESP 后面跟“D”，表示 DLC 涂层硅探针，其表面硬化类的金刚石(DLC)涂层，目的是为了增加 tip 寿命，且一盒 10 根；
  • TESP 后面跟“DW”，表示 DLC 涂层硅探针，其表面硬化类金刚石(DLC，Diamond-LikeCarbon)涂层，目的是为了增加 tip 寿命，且一盒一个 wafer；
  • TESP 后面跟“ ”，表示悬臂背面无镀层，且一盒有 10 根；
  • -HAR 表示具有高纵横比(HAR)探针，是具有高/深几何形状的样品在进行 tapping 模式成像下的理想选择。
  • -V2 表示高质量、新设计的探针；
  • -SS 表示超尖针尖，针尖曲率半径标称值为 2nm，且一盒 10 根；
  • -SSW 表示超尖针尖，针尖曲率半径标称值为 2nm，且一盒一个 wafer

40）VITA 系列探针，做热分析或者做扫描热分析的探针，具体可以通过探针网站搜索对应 的型号和参数、适合的 AFM 机型等信息。

41）VTESP 系列探针，是 visible apex 形状的探针，tip 在悬臂前端，可以用来定位。 OLTESPA-R3，OSCM-PT -R3（导电探针）和 OTESPA-R3，VTESP 系列探针是 visible apex 形状的探针，tip 在悬臂前端，可以用来定位。

  • VTESP 后面跟“A”，表示悬臂背面有 Al 镀层；
  • -300 表示共振频率为 300KHz；
  • -70 表示共振频率为 70KHz；
  • -300（或-70）后面有“-W”，表示一盒一个 wafer；
  • -300（或-70）后面有“ ”，表示一盒 10 根；