Principiul de lucru și aplicațiile microscoapelor cu forță atomică
1, Principii de bază
Microscopia cu forță atomică folosește forța de interacțiune (forța atomică) dintre suprafața unei probe și vârful unei sonde fine pentru a măsura morfologia suprafeței.
Vârful sondei se află pe un mic cantilever flexibil, iar interacțiunea generată atunci când sonda intră în contact cu suprafața probei 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 dioda laser este focalizată pe partea din spate a consolei. Când cantileverul se îndoaie sub acțiunea forței, lumina reflectată este deviată și se folosește un fotodetector sensibil la poziție pentru a devia unghiul. Apoi, datele colectate sunt procesate de un computer pentru a obține o imagine tridimensională a suprafeței probei.
O sondă cantilever completă este plasată pe suprafața probei controlată de un scaner piezoelectric și scanată în trei direcții cu o lățime a pasului de 0,1 nm sau mai puțin în precizie orizontală. În general, la scanarea în detaliu a suprafeței probei (axa XY), axa Z-controlată de feedback-ul de deplasare al consolei rămâne fixă și neschimbată. Valorile axei Z-care oferă feedback asupra răspunsului de scanare sunt introduse în computer pentru procesare, rezultând o imagine de observație (imagine 3D) a suprafeței probei.
Caracteristicile microscopiei cu forță atomică
1. Capacitatea de-înaltă rezoluție o depășește cu mult pe cea a microscoapelor electronice cu scanare (SEM) și a contoarelor de rugozitate optică. Datele tri-dimensionale de pe suprafața eșantionului îndeplinesc cerințele tot mai microscopice ale cercetării, producției și inspecției calității.
2. Nedistructivă, forța de interacțiune dintre sondă și suprafața eșantionului este sub 10-8N, ceea ce este mult mai mică decât presiunea aparatelor de rugozitate tradiționale cu stilou. Prin urmare, nu va deteriora proba și nu există nicio problemă de deteriorare a fasciculului de electroni la microscopia electronică de scanare. În plus, microscopia electronică cu scanare necesită tratament de acoperire pe probe neconductoare, în timp ce microscopia cu forță atomică nu.
3. Are o gamă largă de aplicații și poate fi utilizat pentru observarea suprafeței, măsurarea dimensiunilor, măsurarea rugozității suprafeței, analiza mărimii particulelor, procesarea statistică a proeminențelor și gropilor, evaluarea condițiilor de formare a filmului, măsurarea în trepte a dimensiunii straturilor de protecție, evaluarea planeității filmelor izolatoare interstrat, evaluarea acoperirii VCD, evaluarea procesului de analiză a defectelor de film orientat, etc.
4. Software-ul are capacități puternice de procesare, iar dimensiunea de afișare a imaginii 3D, unghiul de vizualizare, culoarea afișajului și luciul pot fi setate liber. Și rețeaua, liniile de contur și afișajele de linii pot fi selectate. Managementul macro al procesării imaginilor, analiza formei-secțiunii transversale și a rugozității, analiza morfologiei și alte funcții.
