Experimente mit dem Remote Atomic Force Microscope (RAFM)

In dieser Arbeit wird ein fernsteuer- und programmierbares Raster-Kraft Mikroskop (RAFM) vorgestellt. Das Ger¨at ist mit einer hochpr¨azisen Robotik ausger¨ustet, die es erlaubt, Proben automatisch und ferngesteuert mit einer Toleranz von weniger als 1.5 μm zu positionieren. Eine einfache Programmiersprache erlaubt es, das Instrument zu programmieren, um komplexe Messabl¨aufe automatisch ablaufen zu lassen. Neben der Beschreibung der entwickelten Hard- und Software, werden in der Arbeit Resultate aus programmierten Langzeitexperimenten auf AlO2 Sinterkeramik vorgestellt. In unterschiedlichen Reibungsexperimenten wurden Ver¨anderungen der Spitzengeometrie von bis zu sechsWinkelgrad gemessen. Dieser Verschleiss der Messspitze wird unter dem Aspekt der maximal m¨oglichen Abbildungsleistung diskutiert. In einer analytischen Betrachtung der Kontaktgeometrie von Spitze und Oberfl¨achen, wird ein Frequenzverhalten belegt, dass einem Tiefpass ¨ahnlich ist. Der Einsatz der Robotik als L¨angenaktuator im Mikrometerbereich erlaubt das automatische Akquirieren von sehr grossen Oberfl¨achenbereichen von bis zu 14 mm2 mit Aufl¨osungen bis 25 nm. Das Instrument verf¨ugt ¨uber eine kollaborativ ausgelegte Steuer- und Messsoftware, die eine dezentrale Bedienung des Ger¨ats ¨uber das Internet erlaubt. In Kombination mit einem aus der Luftfahrt stammenden Ausbildungskonzept stellt das RAFM eine optimale Plattform f¨ur die Ausbildung im Bereich der Nanotechnologie dar. In einer Usability Study mit unterschiedlichen Benutzern aus dem universit¨aren und gymnasialen Umfeld wird die hohe Qualit¨at des Ger¨ats als Lehrmittel best¨atigt.