Princip rada mikroskopije atomske sile i njezine primjene
Mikroskop atomske sile je skenirajući mikroskop sa sondom razvijen na osnovnom principu skenirajućeg tunelskog mikroskopa. Pojava mikroskopije atomske sile nedvojbeno je odigrala pokretačku ulogu u razvoju nanotehnologije. Mikroskopija sa skenirajućom sondom, koju predstavlja mikroskopija atomske sile, opći je izraz za niz mikroskopa koji koriste malu sondu za skeniranje preko površine uzorka, čime se osiguravaju opažanja velikog povećanja. AFM skeniranje daje informacije o stanju površine različitih vrsta uzoraka. U usporedbi s konvencionalnim mikroskopima, prednost AFM-a je u tome što se može koristiti za promatranje površine uzorka pod velikim povećanjem u atmosferskim uvjetima i može se koristiti za gotovo sve uzorke (s određenim zahtjevima za završnu obradu površine) bez potrebe za ikakvim druga priprema uzorka za dobivanje trodimenzionalne topografske slike površine uzorka. Skenirana 3D slika može se koristiti za izračun hrapavosti, debljine, širine koraka, okvirnog dijagrama ili analize granularnosti.
Mikroskopija atomske sile može ispitati mnoge uzorke, pružajući podatke za površinske studije i kontrolu proizvodnje ili razvoj procesa koje konvencionalni skenirajući mjerači hrapavosti površine i elektronski mikroskopi ne mogu pružiti.
Osnovno načelo
Mikroskopija atomske sile koristi silu interakcije (atomsku silu) između površine ispitnog uzorka i vrha fine sonde za mjerenje topografije površine.
Vrh sonde nalazi se na maloj konzoli kočnog zračenja, a kada sonda dodirne površinu uzorka, rezultirajuća interakcija detektira se u obliku otklona konzole. Udaljenost između površine uzorka i sonde manja je od 3-4 nm, a detektirana sila između njih manja je od 10-8 N. Svjetlo laserske diode fokusirano je na stražnju stranu konzole. Kako se konzola savija pod silom, reflektirana svjetlost se skreće, koristeći bit-osjetljivi kut otklona fotodetektora. Prikupljene podatke zatim obrađuje računalo kako bi se dobila trodimenzionalna slika površine uzorka.
Kompletna konzolna sonda, postavljena na površinu uzorka pod kontrolom piezoelektričnog skenera, skenira se u tri smjera u koracima od 0.1 nm ili manje na razini točnosti. Općenito, pomak konzole ostaje fiksan pod djelovanjem Z-osi kontrole povratne sprege dok se površina uzorka detaljno briše (XY-os). Kao odgovor na skeniranje povratna vrijednost Z-osi unosi se u računalnu obradu, što rezultira promatranjem slike površine uzorka (3D slika).
Značajke mikroskopa atomske sile
1. Mogućnost visoke razlučivosti daleko nadmašuje skenirajući elektronski mikroskop (SEM), kao i instrument za optičku hrapavost. Trodimenzionalni podaci na površini uzorka kako bi se zadovoljili zahtjevi istraživanja, proizvodnje, inspekcije kvalitete sve više i više mikroskopski.
2. Nerazorna sila interakcije površine sonde i uzorka od 10-8N ili manje, daleko manja od prethodnog pritiska instrumenta za hrapavost igle, tako da neće biti oštećenja uzorka, nema elektronske zrake skenirajućeg elektronskog mikroskopa šteta. Osim toga, skenirajući elektronski mikroskop zahtijeva premaz nevodljivih uzoraka, dok mikroskop atomske sile nije potreban.
3. Širok raspon primjena, može se koristiti za promatranje površine, određivanje veličine, određivanje hrapavosti površine, analizu zrnatosti, izbočine i udubljenja statističke obrade, procjenu uvjeta za stvaranje filma, veličinu zaštitnog sloja određivanje korak, procjena ravnosti međuslojnog izolacijskog filma, procjena VCD premaza, procjena obrade trenjem procesa usmjerenog filma, analiza nedostataka.
4. Snažne funkcije obrade softvera, njegov trodimenzionalni prikaz slike, njegova veličina, kut gledanja, boja prikaza, sjaj mogu se slobodno postaviti. I može odabrati prikaz mreže, konture, linije. Makro upravljanje obradom slike, analiza oblika presjeka i hrapavosti, morfološka analiza i druge funkcije.
