结果准确、易用性高及应用支持强大——原子力显微镜Jupiter飞入寻常企业家

原子力显微镜（AFM）是一种能够以纳米级分辨率观察和测量表面形貌和性质的仪器，它在纳米科技、材料科学、生物学等领域有着广泛的应用。然而，AFM也面临着成本、操作、精度和效率等方面的挑战，限制了它在企业中的发展和应用。本文中，Teijin材料分析研究中心的Dr. Bunsow Nagasaka和Mr. Hirofumi Kurimoto分享了他们在20家AFM公司中选择牛津仪器Jupiter XR的经验，聊聊Jupiter解决方案如何克服在企业中使用的局限。

日本Teijin集团致力于在各个领域中提供最优质的产品和服务，其四大业务领域包括材料、医疗保健、纤维及相关产品以及IT。为了保持在材料开发领域的领先地位，Teijin最近在其Iwakuni研发中心购入了牛津仪器的Jupiter XR原子力显微镜，帮助他们在材料分析和评估方面取得更大的突破（以下内容由采访人口述记录）。

1.与AFM的渊源

在20多年前，Teijin集团在东京日野市的研究中心就购买了该公司第一台AFM。当时，AFM这种新兴技术以其独特的测量表面轮廓结构和相位图的能力，引起了人们的极大兴趣。然而，由于AFM极易受到振动的影响，且样品必须保持极度平整，使得测量过程既艰难又漫长，很难得到令人满意的结果。当时，电子显微镜（SEM）被公认为获取表面形态图像的最佳手段，SEM还能通过背散射电子和透射电子解析结晶相和无定形相。虽然我们意识到AFM的潜力还没有被完整地开发，但AFM仍然是探究单根纤维这类不规则表面的理想工具，以测量具有曲率的纤维表面粗糙度为例，即使采用激光共聚焦显微镜也相当困难，而这类测试却是AFM的擅长领域。

2.测样显真章

随着现代科技发展的需要，获取材料中更细微结构的信息和物理特性显得尤为重要。我们开始调研如何升级旧型AFM以获得更好的性能。于是，我们通过低温离子磨削从聚合物合金中切割了一个横截面样品，让几家AFM产商做测试。

该聚合物合金的横截面中存在聚酰胺和环氧基质相分离。我们关注的重点问题是仪器能否正确表征结构的形态以及模量分布。当我们收到第一份其他AFM制造商的测样报告时，发现表面轮廓中有明显噪声，而且弹性模量图中的硬、软部分是相反的，对此，该公司的解释是，样本表面粗糙度过高，是样品本身的问题。这让我们感到有些泄气，觉得AFM可能还没有特别成熟，对相应实验要求可能还无法达到满意效果。

然而，收到牛津仪器使用Jupiter XR获得的数据后，我们欣喜地发现聚合物的软硬区域区分正确，形貌和模量值也都准确无误。整个测量中的噪声水平相当低，尤其是使用了牛津仪器独特的BlueDrive光热悬臂激励技术后，测试的复现性提高到了新高度。当工程师向我展示在晶圆上连续扫描1000次，而粗糙度的标准差只有1%左右时，我被震惊了！而且，相比于老款AFM，Jupiter XR扫描速度可高达几十上百Hz，配合高频反馈系统，获得图像的用时更短，以前两三天的工作量，现在一上午就完成了。这使我深感惊喜，坦率地说，在此之前我几乎放弃了“AFM能对我们有用”的希望。尽管负责准备截面样品的时候，我们并未对样品进行打磨，但牛津仍能获得准确的数据，大大超出我们的预料。

3.你用你也灵

此外，对于我们企业用户来说，最担心的是AFM难上手，学习时间久，到时我们能不能学会自行测试？测试结果准不准确呢？在我们发现基本是AFM新手的Kurimoto都能使用Jupiter进行测量并获得理想结果后，唯一的疑虑也打消了。只见他在Jupiter所搭载的Ergo软件上点几下鼠标，悬臂梁就完成调谐了，操作十分简便，配合上200mm大样品台，可以在传统AFM所需一半时间内完成一批次样品的测试。这使得我们的研究进展更快，也为我们提供了更多的时间来探索其他相关的科学问题。总之，Jupiter XR是一款性能非常棒的仪器，现在在我们公司几乎每天都在全天候运行。

4.强大的应用支持

更重要的是，由于我们公司没有AFM专家，制造商能提供的技术支持和服务质量成了我们做选择的另一关键因素。牛津仪器AFM部门的应用团队非常优秀，都是相当出色的专家，他们有强大的知识体系帮你从零开始掌握这台仪器。例如，探针选择对于AFM测量至关重要，但是有太多类型的探针，以至于不知道该选用哪种针来做；选择牛津仪器后，他们的应用专家会有大量不同探针测试效果的经验，面对纷繁复杂的样品，都可以给出最适合我们的探针和建议。如果没有牛津仪器的应用团队的支持与指导，我们不会那么快下定决心购买这个仪器。我对Jupiter XR的表现和牛津仪器AFM团队的技术水平非常满意，我已经完全成为了牛津仪器的粉丝。

Jupiter XR拥有的大样品台和高自动化程度无惧五花八门的样品和测量流程；展现出的准确，稳定，快速，方便，让一些没有相关知识的人员来进行测样也能手到擒来；先进的BlueDrive技术配合着不同的测试模式，让表面形貌以外的物理世界一览无余。