Mikroskop atomske sile i njegova primjena
Mikroskop atomske sile je skenirajući mikroskop sa sondom razvijen na temelju osnovnog principa skenirajućeg tunelskog mikroskopa. Pojava mikroskopa atomske sile nedvojbeno je odigrala ulogu u promicanju razvoja nanotehnologije. Skenirajući mikroskop sonde predstavljen mikroskopom atomske sile opći je izraz za niz mikroskopa koji koriste malu sondu za skeniranje na površini uzorka kako bi pružili promatranje s velikim povećanjem. AFM skeniranje 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 uzorka pod velikim povećanjem u atmosferskim uvjetima i može se koristiti za gotovo sve uzorke (s određenim zahtjevima za završnu obradu površine), bez druge obrade pripreme uzorka, površina uzorka može se dobiti 3D slika . Također može izvršiti izračun hrapavosti, debljine, širine koraka, blok dijagram ili analizu veličine čestica na skeniranoj 3D topografskoj slici.
AFM može detektirati mnoge uzorke i 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
Mikroskop atomske sile koristi silu interakcije (atomsku silu) između površine uzorka za otkrivanje i sićušnog vrha sonde za mjerenje topografije površine.
Vrh sonde nalazi se na maloj fleksibilnoj konzoli, a kada sonda dodirne površinu uzorka, rezultirajuća interakcija detektira se u obliku otklona konzole. Udaljenost između površine uzorka i sonde manja je od 3-4nm, a otkrivena sila između njih manja je od 10-8N. Svjetlost laserske diode fokusirana je na stražnju stranu konzole. Kada se konzola savija pod silom, reflektirana svjetlost se skreće pomoću kuta otklona fotodetektora osjetljivog na položaj. Potom se prikupljeni podaci računalno obrađuju kako bi se dobila trodimenzionalna slika površine uzorka.
Kompletna konzolna sonda postavlja se na površinu uzorka koju kontrolira piezoelektrični skener i skenira u tri smjera sa širinom koraka od 0.1nm ili manje. Tipično, Z-os kontrolirana povratnom spregom pomaka konzole ostaje konstantna dok se detaljno skeniranje (XY-os) izvodi na površini uzorka. Vrijednost Z-osi koja je povratna informacija odziva skeniranja unosi se u računalo za obradu i dobiva se promatrana slika (3D slika) površine uzorka.
Drugo, karakteristike mikroskopa atomske sile
1. Mogućnosti visoke razlučivosti daleko premašuju mogućnosti skenirajućih elektronskih mikroskopa (SEM) i optičkih mjerača hrapavosti. Trodimenzionalni podaci površine uzorka ispunjavaju sve mikroskopskije zahtjeve istraživanja, proizvodnje i provjere kvalitete.
2. Nerazorna, sila interakcije između sonde i površine uzorka manja je od 10-8N, što je puno niže od tlaka prethodnog mjerača hrapavosti igle, tako da neće oštetiti uzorak, a tamo nema problema s oštećenjem elektronske zrake u skenirajućem elektronskom mikroskopu. Osim toga, skenirajuća elektronska mikroskopija zahtijeva oblaganje nevodljivih uzoraka, dok mikroskopija atomske sile ne zahtijeva.
3. Može se koristiti u širokom rasponu primjena, kao što je promatranje površine, mjerenje veličine, mjerenje hrapavosti površine, analiza veličine čestica, statistička obrada izbočina i jama, procjena uvjeta stvaranja filma, mjerenje koraka veličine zaštitnog sloja, ravnost procjena međuslojnih izolacijskih filmova, procjena VCD premaza, procjena procesa obrade trenjem orijentirane folije, analiza nedostataka itd.
4. Softver ima snažne funkcije obrade, a njegova veličina prikaza trodimenzionalne slike, kut gledanja, boja prikaza i sjaj mogu se slobodno postaviti. I može odabrati mrežu, konturnu liniju, linijski prikaz. Makro upravljanje obradom slike, analiza oblika i hrapavosti presjeka, analiza topografije i druge funkcije.
