Microscopul de forță atomică și aplicarea acestuia
Microscopul de forță atomică este un microscop cu sondă de scanare dezvoltat pe baza principiului de bază al microscopului de scanare tunel. Apariția microscopului cu forță atomică a jucat, fără îndoială, un rol în promovarea dezvoltării nanotehnologiei. Microscopul cu sondă de scanare reprezentat de microscopul cu forță atomică este un termen general pentru o serie de microscoape care folosesc o sondă mică pentru a scana suprafața probei pentru a oferi observație cu mărire mare. Scanarea AFM poate oferi informații despre starea suprafeței diferitelor tipuri de probe. În comparație cu microscoapele convenționale, avantajul microscopiei cu forță atomică este că poate observa suprafața probei la o mărire mare în condiții atmosferice și poate fi utilizată pentru aproape toate probele (cu anumite cerințe pentru finisarea suprafeței), fără alte procesări de pregătire a probei, suprafața eșantionului poate fi obținută imagine 3D a . De asemenea, poate efectua calculul rugozității, grosimea, lățimea pasului, diagrama bloc sau analiza dimensiunii particulelor pe imaginea topografică 3D scanată.
AFM poate detecta multe eșantioane și poate furniza date pentru cercetarea suprafeței și controlul producției sau dezvoltarea procesului, care nu pot fi furnizate de contoarele convenționale de scanare a rugozității suprafeței și microscoapele electronice.
1. Principii de bază
Microscopul cu forță atomică folosește forța de interacțiune (forța atomică) dintre suprafața probei de detectare și vârful sondei minuscule pentru a măsura topografia suprafeței.
Vârful sondei se află pe un cantilever mic și flexibil, iar atunci când sonda atinge suprafața probei, interacțiunea rezultată este detectată sub formă de deflexie cantilever. Distanța dintre suprafața probei și sondă este mai mică de 3-4nm, iar forța detectată între ele este mai mică de 10-8N. Lumina de la o diodă laser este focalizată pe partea din spate a consolei. Când cantileverul se îndoaie sub forță, lumina reflectată este deviată folosind un unghi de deviere al fotodetectorului sensibil la poziție. Apoi datele colectate sunt procesate de computer pentru a obține o imagine tridimensională a suprafeței probei.
Sonda cantilever completă este plasată pe suprafața probei controlată de scanerul piezoelectric și scanată în trei direcții cu o lățime a pasului de 0,1 nm sau mai puțin. De obicei, axa Z controlată prin feedback de deplasare a consolei rămâne constantă în timp ce scanarea detaliată (axa XY) este efectuată pe suprafața probei. Valoarea axei Z care este feedback-ul răspunsului de scanare este introdusă în computer pentru procesare și se obține imaginea de observare (imagine 3D) a suprafeței probei.
În al doilea rând, caracteristicile microscopului cu forță atomică
1. Capacitățile de înaltă rezoluție le depășesc cu mult pe cele ale microscoapelor electronice cu scanare (SEM) și ale contoarelor de rugozitate optică. Datele tridimensionale ale suprafeței probei îndeplinesc cerințele tot mai microscopice ale cercetării, producției și inspecției calității.
2. Nedistructivă, forța de interacțiune dintre sondă și suprafața probei este mai mică de 10-8N, care este mult mai mică decât presiunea rugozității anteriorului stilou, astfel încât nu va deteriora proba și acolo nu este nicio problemă de deteriorare a fasciculului de electroni în microscopul electronic de scanare. În plus, microscopia electronică cu scanare necesită acoperirea probelor neconductoare, în timp ce microscopia cu forță atomică nu.
3. Poate fi utilizat într-o gamă largă de aplicații, cum ar fi observarea suprafeței, măsurarea dimensiunilor, măsurarea rugozității suprafeței, analiza mărimii particulelor, procesarea statistică a proeminențelor și gropilor, evaluarea condițiilor de formare a filmului, măsurarea pașilor de dimensiune a stratului protector, planeitatea evaluarea filmelor izolatoare interstrat, evaluarea acoperirii VCD, evaluarea procesului de tratare prin frecare a filmului orientat, analiza defectelor etc.
4. Software-ul are funcții de procesare puternice, iar dimensiunea de afișare a imaginii tridimensionale, unghiul de vizualizare, culoarea afișajului și luciul pot fi setate liber. Și puteți alege rețea, linie de contur, afișare linie. Managementul macro al procesării imaginii, analiza formei și rugozității în secțiune transversală, analiza topografiei și alte funcții.
