Mikroskop atomárních sil a jeho aplikace
Mikroskop atomární síly je rastrovací sondový mikroskop vyvinutý ze základního principu rastrovacího tunelového mikroskopu. Vznik mikroskopu atomových sil nepochybně sehrál roli v podpoře rozvoje nanotechnologií. Mikroskop s rastrovací sondou reprezentovaný mikroskopem atomárních sil je obecný termín pro řadu mikroskopů, které používají malou sondu ke skenování na povrchu vzorku a poskytují pozorování s velkým zvětšením. AFM skenování může poskytnout informace o stavu povrchu různých typů vzorků. Ve srovnání s konvenčními mikroskopy je výhodou mikroskopie atomárních sil, že dokáže pozorovat povrch vzorku při velkém zvětšení za atmosférických podmínek a lze ji použít pro téměř všechny vzorky (s určitými požadavky na povrchovou úpravu), bez dalšího zpracování přípravy vzorku. vzorku povrchu lze získat 3D obraz . Může také provádět výpočet drsnosti, tloušťky, šířky kroku, blokového diagramu nebo analýzy velikosti částic na naskenovaném 3D topografickém obrázku.
AFM dokáže detekovat mnoho vzorků a poskytnout data pro povrchový výzkum a řízení výroby nebo vývoj procesů, což běžné skenovací měřiče drsnosti povrchu a elektronové mikroskopy nemohou poskytnout.
1. Základní principy
Mikroskop atomové síly využívá interakční sílu (atomovou sílu) mezi povrchem detekčního vzorku a malým hrotem sondy k měření topografie povrchu.
Špička sondy je na malém pružném výložníku a když se sonda dotkne povrchu vzorku, výsledná interakce je detekována ve formě vychýlení výložníku. Vzdálenost mezi povrchem vzorku a sondou je menší než 3-4nm a síla zjištěná mezi nimi je menší než 10-8N. Světlo z laserové diody je zaostřeno na zadní stranu konzoly. Když se konzola ohne působením síly, odražené světlo se vychýlí pomocí úhlu vychýlení fotodetektoru citlivého na polohu. Poté jsou shromážděná data zpracována počítačem, aby se získal trojrozměrný obraz povrchu vzorku.
Kompletní konzolová sonda se umístí na povrch vzorku řízeného piezoelektrickým skenerem a snímá ve třech směrech s šířkou kroku 0,1nm nebo méně. Typicky zůstává zpětně řízená osa Z posuvu konzoly konstantní, zatímco se na povrchu vzorku provádí podrobné skenování (osa XY). Hodnota osy Z, která je zpětnou vazbou snímací odezvy, je vložena do počítače pro zpracování a je získán pozorovaný obraz (3D obraz) povrchu vzorku.
Za druhé, vlastnosti mikroskopu atomárních sil
1. Schopnosti vysokého rozlišení daleko převyšují možnosti rastrovacích elektronových mikroskopů (SEM) a měřičů optické drsnosti. Trojrozměrná data povrchu vzorku splňují stále mikroskopičtější požadavky výzkumu, výroby a kontroly kvality.
2. Nedestruktivní, interakční síla mezi sondou a povrchem vzorku je menší než 10-8N, což je mnohem nižší než tlak předchozího měřiče drsnosti doteku, takže nepoškodí vzorek. není problém poškození elektronovým paprskem v rastrovacím elektronovém mikroskopu. Kromě toho rastrovací elektronová mikroskopie vyžaduje potahování nevodivých vzorků, zatímco mikroskopie atomárních sil nikoli.
3. Může být použit v širokém spektru aplikací, jako je pozorování povrchu, měření velikosti, měření drsnosti povrchu, analýza velikosti částic, statistické zpracování výstupků a jamek, hodnocení podmínek tvorby filmu, měření kroků velikosti ochranné vrstvy, rovinnosti hodnocení mezivrstvových izolačních fólií, hodnocení VCD Coating, hodnocení procesu třecího ošetření orientované fólie, analýza defektů atd.
4. Software má silné funkce zpracování a jeho velikost zobrazení trojrozměrného obrazu, úhel pohledu, barvu displeje a lesk lze volně nastavit. A může si vybrat síť, vrstevnici, čárové zobrazení. Makro správa zpracování obrazu, analýza tvaru a drsnosti průřezu, analýza topografie a další funkce.
