Ближнеполевой сканирующий СВЧ микроскоп в качестве измерительной техники с наноразрешением / Near-Field Scanning Microwave Microscope as Nano-Resolution Characterization Technique

Бабаджанян А. Ж. / Babajanyan, A. J.
Ереванский государственный университет / Yerevan State University
Фридман Б. / Friedman, B.
Государственный Университет Сэм Хьюстона / Sam Houston State University
Ли К. / Lee, K.
Университет Соганг Кореи / Sogang University
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1601-098111

Бабаджанян А. Ж., Фридман Б., Ли К. Ближнеполевой сканирующий СВЧ микроскоп в качестве измерительной техники с наноразрешением // Физические основы приборостроения. 2016. Т. 5. № 1(18). С. 98–111.
Babajanyan, A. J., Friedman, B., Lee, K. Near-Field Scanning Microwave Microscope as Nano-Resolution Characterization Technique // Physical Bases of Instrumentation. 2016. Vol. 5. No. 1(18). P. 98–111.


Аннотация: Ближнепольная сканирующая микроволновая микроскопия (БСММ) — инструмент бесконтактного неинвазивного неразрушающего контроля для оценки электромагнитных свойств материала с высоким контрастом и высоким пространственным разрешением. Этот подход основан на неразрушающем зондировании локального электромагнитного поля между рабочим концом зонда и тестируемым материалом. Он может использоваться для исследования таких характеристик материала, как электропроводность, диэлектрическая и магнитная проницаемости, и свойств материала, как в объеме, так и в тонких слоях. Изменения характеристик различных материалов и их волнового сопротивления были исследованы данным методом путем измерения коэффициента отражения S 11 микроволнового излучения и сдвига резонансной частоты Δ f / fr . Эти параметры могут быть легко измерены с использованием стандартного сетевого анализатора. В последнее время технология БСММ привлекает большое внимание в качестве перспективного альтернативного метода для тестирования твердотельных материалов, химических растворов и биологических объектов. Более того, эта ближнепольная технология дает возможность детектирования без использования маркирущих молекул, люминесцентных или радиоактивных. В дополнение к этим важнейшим методам распознавания на молекулярном уровне, технология БСММ является уникальным средством для исследования физических свойств в наномасштабе. Она реагирует на чрезвычайно малые вариации свойств материала и открывает большие возможности для высокочувствительного определения микропрофиля поверхности.

Abstract: The near-field scanning microwave microscope (NSMM) is a noncontact, nondestructive and label-free evaluation tool to obtain material properties with high contrast and high spatial resolution. This NSMM approach is based on nondestructive probing of a local electromagnetic near-field interaction between the probe tip and the materials under test, and can be used in exploring material characteristics such as electrical conductivity, dielectric permittivity, magnetic permeability, volumetric and thin film properties, etc. The changes in intrinsic impedance and material characteristics of various materials were investigated by NSMM by measuring the microwave reflection coefficient S 11 and resonant frequency shift Δ f / fr . These parameters can be easily measured using a commercial network analyzer. The NSMM detection technique has attracted considerable attention recently as a promising alternative sensor platform for use in solid state, chemical solution, and biological detection methods. Moreover, the near-field technique offers a label-free detection method that overcomes the need for targeting the molecules with fluorescent or radioactive labels. In addition to these important applications in molecular recognition, the NSMM technique is a unique experimental tool for investigating the physical properties at the nano-scale. The nano-scale probing technique using a NSMM means that it interacts in response to extremely small material property changes and has a great potential for investigating the surface profiles with high sensitivity.

Ключевые слова: Ближное поле, Нано-шкала, 3D отображение, биосенсоры, Microwaves, Near-field, Nano-scale, 3D mapping, Ближное поле, Нано-шкала


Литература / References