Princip rada i primjena mikroskopa atomske sile
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.
Karakteristike mikroskopije atomske sile
1. Mogućnost visoke-razlučivosti daleko premašuje one skenirajućih elektronskih mikroskopa (SEM) i optičkih mjerača hrapavosti. Tro-dimenzionalni podaci na površini uzorka ispunjavaju sve veće mikroskopske zahtjeve istraživanja, proizvodnje i kontrole kvalitete.
2. Bez razaranja, sila interakcije između sonde i površine uzorka ispod je 10-8N, što je puno niže od pritiska tradicionalnih mjerača hrapavosti igle. Stoga neće oštetiti uzorak i ne postoji problem oštećenja elektronskim snopom skenirajuće elektronske mikroskopije. Osim toga, skenirajuća elektronska mikroskopija zahtijeva tretman premaza na nevodljivim uzorcima, dok mikroskopija atomske sile ne zahtijeva.
3. Ima širok raspon primjena i može se koristiti za promatranje površine, mjerenje veličine, mjerenje hrapavosti površine, analizu veličine čestica, statističku obradu izbočina i jama, procjenu uvjeta formiranja filma, mjerenje koraka veličine zaštitnih slojeva, procjenu ravnosti međuslojnih izolacijskih filmova, procjenu VCD premaza, procjenu procesa obrade trenjem orijentiranih filmova, analizu nedostataka itd.
4. Softver ima snažne mogućnosti obrade, a veličina prikaza 3D slike, kut gledanja, boja prikaza i sjaj mogu se slobodno postaviti. Mogu se odabrati mreža, konturne linije i prikazi linija. Makro upravljanje obradom slike, analiza oblika poprečnog-presjeka i hrapavosti, analiza morfologije i druge funkcije.
