Princip rada i primjena mikroskopa atomske sile
Mikroskop atomske sile je skenirajući mikroskop sa sondom razvijen na temelju osnovnih principa skenirajućeg tunelskog mikroskopa. Pojava mikroskopije atomske sile nesumnjivo je imala pokretačku ulogu u razvoju nanotehnologije. Mikroskopija sa skenirajućom sondom, koju predstavlja mikroskopija atomske sile, niz je mikroskopa koji koriste malu sondu za skeniranje površine uzorka, pružajući promatranje s velikim povećanjem. Skeniranje mikroskopijom atomske sile može pružiti informacije o stanju površine različitih vrsta uzoraka. U usporedbi s konvencionalnim mikroskopima, prednost mikroskopije atomske sile je u tome što može promatrati površinu uzoraka pod velikim povećanjem u atmosferskim uvjetima i može se koristiti za gotovo sve uzorke (s određenim zahtjevima za glatkoću površine), bez potrebe za drugim tretmanima pripreme uzorka, kako bi se dobile tro-dimenzionalne morfološke slike površine uzorka. I može izvršiti izračun hrapavosti, debljine, širine koraka, blok dijagram ili analizu veličine čestica na tro-dimenzionalnoj morfološkoj slici dobivenoj skeniranjem.
Mikroskopija atomske sile može detektirati mnoge uzorke, dati podatke za površinsko istraživanje i kontrolu proizvodnje ili razvoj procesa, što se ne može pružiti konvencionalnim skenirajućim mjeračima hrapavosti površine i elektronskim mikroskopima.
1, Osnovna načela
Mikroskopija atomske sile koristi silu interakcije (atomsku silu) između površine uzorka i vrha fine sonde za mjerenje morfologije površine.
Vrh sonde nalazi se na maloj fleksibilnoj konzoli, a interakcija koja se stvara kada sonda dodiruje površinu uzorka otkriva se u obliku otklona konzole. Udaljenost između površine uzorka i sonde manja je od 3-4nm, a detektirana sila između njih manja je od 10-8N. Svjetlost laserske diode fokusirana je na stražnju stranu konzole. Kada se konzola savija pod djelovanjem sile, reflektirana svjetlost se skreće, a za skretanje kuta koristi se fotodetektor osjetljiv na položaj. Zatim se prikupljeni podaci računalno obrađuju kako bi se dobila trodimenzionalna slika površine uzorka.
Kompletna konzolna sonda se postavlja na površinu uzorka kontroliranog piezoelektričnim skenerom i skenira se u tri smjera sa širinom koraka od 0,1 nm ili manje u horizontalnoj točnosti. Općenito, pri detaljnom skeniranju površine uzorka (XY os), Z-os kontrolirana povratnom spregom pomaka konzole ostaje fiksna i nepromijenjena. Vrijednosti osi Z- koje daju povratnu informaciju o odzivu skeniranja unose se u računalo za obradu, što rezultira slikom promatranja (3D slikom) površine uzorka.
