Langmuir-Blodgett Film I
Q-Control Langmuir-Blodgett Film

Probe: Langmuir-Blodgett Film (Threo-ent-2,3-Dihydroxy-Stearinsäureethylester) auf einem Glimmer-Substrat an Luft
Bildbereich: 8,6 µm × 8,6 µm
Datentyp: Topographie / Datenbereich: 25 nm

Diese empfindliche Probenoberfläche konnte nur mit aktivem Q-Control zerstörungsfrei abgebildet werden kann, während der periodische repulsive Kontakt mit der Messsonde beim Betrieb ohne Q-Control zu einer starken Modifikation bzw. Zerstörung der Oberflächenstruktur führte.

Daten wurden freundlicherweise von L. F. Chi und Mitarbeitern, Universität Münster zur Verfügung gestellt.

Langmuir-Blodgett Film II
Q-Control Langmuir-Blodgett Film

Probe: Langmuir-Blodgett Film (DPPC Doppelschicht) auf Glimmer in H2O
Bildbereich: 7 µm × 7 µm
Datentyp: Topographie / Datenbereich: 6 nm

Jede Bildzeile wurde zweimal abgefahren - zunächst im Standard-Tapping-Mode (linker Datensatz) und anschließend dieselbe Zeile mit Q-Control, das durch ein entsprechendes Triggersignal aktiviert wurde (rechter Datensatz). Diese sogenannte "Interleave"-Technik erlaubt einen direkten Vergleich der auf demselben Oberflächenbereich aber mit zwei unterschiedlichen Betriebsarten aufgezeichneten Messdaten bei gleichzeitiger Minimierung von unerwünschten Drifteffekten. Die gemessene Höhe der DPPC-Schicht ist im Fall des aktivierten Q-Controls signifikant größer, d.h. die organische Doppelschicht wurde durch die Messsonde weniger stark eingedrückt.

Daten wurden freundlicherweise von D. Ebeling und Mitarbeitern, Universität Münster zur Verfügung gestellt.

DNA I
Q-Control DNA

Probe: DNA-Ringstrukturen auf Glimmer an Luft
Bildbereich: 1 µm × 1 µm
Datentyp: Topographie / Datenbereich: 8 nm

Die Oberflächenstruktur der DNA-Ringstrukturen an Luft konnte zwar auch im Standardbetrieb zerstörungsfrei abgebildet werden, allerdings führte die Anwendung von Q-Control zu einer deutliche Verbesserung der Auflösung bzw. Bildschärfe.

Proben wurden freundlicherweise von chimera biotec GmbH, Daten von L. F. Chi und Mitarbeitern, Universität Münster zur Verfügung gestellt.

DNA II
Q-Control DNA

Probe: DNA auf einem Glimmer-Substrat in Puffer-Lösung
Bildbereich: 600 nm × 600 nm
Datentyp: Topographie / Datenbereich: 2,3 nm

Die Möglichkeit, die Wechselwirkungskräfte während der Messung zu minimieren, ist von besonderer Relevanz bei der Abbildung von empfindlichen biologischen Proben unter geeigneten Umgebungsbedingungen wie z.B. in Wasser oder in einer Pufferlösung. Eine Analyse der beiden durch die Topographiedaten gelegten Linienprofile ergab, dass die gemessene DNA-Höhe im Fall des aktivierten Q-Controls signifikant größer ist. Diese Differenz in der ermittelten DNA-Höhe zeigt, dass die Wechselwirkungskräfte durch den Einsatz von Q-Control verringert werden konnten.

Daten wurden freundlicherweise von D. Ebeling und Mitarbeitern, Universität Münster zur Verfügung gestellt.

Festplatte
Q-Control Festplatte

Probe: Festplatte mit magnetischen Datenstrukturen
Bildbereich: 5 µm × 5 µm
links Datentyp: Topographie / Datenbereich: 20 nm
rechts Datentyp: MFM-Phase / Datenbereich: 10°

Im linken Bild ist die Oberflächentopograhpie einer Computer-Festplatte, wie sie im Tapping Mode gemessen wurde, dargestellt. Das rechte Bild zeigt in der oberen Bildhälfte die simultan im Standardbetrieb gemessenen magnetischen Datenstrukturen, in der unteren Bildhälfte wurde dagegen Q-Control hinzugeschaltet. Deutlich ist zu erkennen, dass die Anwendung von Q-Control zu einer erheblichen Verbesserung der Messempfindlichkeit und damit zu einer Verstärkung des magnetischen Kontrastes führt. Hinweis: Mit Ausnahme des Q-Faktors wurde sämtliche Messparameter, wie z.B. Schwingungsamplitude, Lift-Höhe und Scan-Geschwindigkeit, während der gesamten Bildaufnahme konstant gehalten.

Weitergehende Untersuchungen ergaben, dass insbesondere das Signal-Rausch-Verhältnis bei derartigen Messungen an magnetischen Feldverteilungen deutlich gesteigert werden kann:

Q-Control Festplatte

Die Analyse der Messungen an einem magnetischen Datenband zeigt, dass durch Q-Control die Signalamplitude (obere Diagramme) um den Faktor 12,4 und damit der Bildkontrast erhöht wurde. Für die Beurteilung der dabei erzielten Steigerung der Messempfindlichkeit ist jedoch vielmehr das Signal-Rausch-Verhältnis ausschlaggebend. Rein qualitativ ist bereits an Hand der Profilschnitte eine deutliche Verbesserung, d.h. ein geringeres Rauschen, bei Verwendung von Q-Control zu erkennen. Die genaue statistische Auswertung der gemittelten Messdaten (untere Diagramme) ergab eine Steigerung des Signal-Rausch-Verhältnisses um den Faktor 2,3.