Princip činnosti a aplikace mikroskopů atomárních sil
1, Základní principy
Mikroskopie atomárních sil využívá k měření morfologie povrchu interakční sílu (atomovou sílu) mezi povrchem vzorku a špičkou jemné sondy.
Špička sondy je na malé pružné konzole a interakce generovaná při kontaktu sondy s povrchem vzorku je detekována ve formě vychýlení konzoly. Vzdálenost mezi povrchem vzorku a sondou je menší než 3-4nm a síla detekovaná 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 odkloní a k vychýlení úhlu se použije fotodetektor citlivý na polohu. Poté jsou shromážděná data zpracována počítačem, aby se získal trojrozměrný obraz povrchu vzorku.
Na povrch vzorku je umístěna kompletní konzolová sonda řízená piezoelektrickým skenerem a snímána ve třech směrech s šířkou kroku 0,1 nm nebo menší v horizontální přesnosti. Obecně platí, že při podrobném skenování povrchu vzorku (osa XY) zůstává osa Z- řízená zpětnou vazbou posuvu konzoly pevná a nezměněná. Hodnoty osy Z-, které poskytují zpětnou vazbu na odezvu skenování, jsou zadány do počítače ke zpracování, jehož výsledkem je pozorovaný obraz (3D obraz) povrchu vzorku.
Charakteristika mikroskopie atomárních sil
1. Schopnost vysokého-rozlišení daleko převyšuje rastrovací elektronové mikroskopy (SEM) a optické drsnoměry. Trojrozměrná data na povrchu vzorku splňují stále mikroskopičtější požadavky výzkumu, výroby a kontroly kvality.
2. Nedestruktivní, interakční síla mezi sondou a povrchem vzorku je nižší než 10-8N, což je mnohem méně než tlak tradičních měřičů drsnosti doteku. Proto nepoškodí vzorek a nevzniká problém poškození elektronovým paprskem u rastrovací elektronové mikroskopie. Navíc rastrovací elektronová mikroskopie vyžaduje povrchovou úpravu nevodivých vzorků, zatímco mikroskopie atomárních sil nikoli.
3. Má širokou škálu aplikací a lze jej použít pro pozorování povrchu, měření velikosti, měření drsnosti povrchu, analýzu velikosti částic, statistické zpracování výčnělků a jamek, hodnocení podmínek tvorby filmu, měření velikostního kroku ochranných vrstev, hodnocení rovinnosti mezivrstvých izolačních fólií, hodnocení VCD povlaku, hodnocení procesu třecího ošetření orientovaných filmů, analýzu defektů atd.
4. Software má silné možnosti zpracování a jeho velikost zobrazení 3D obrazu, úhel pohledu, barvu displeje a lesk lze libovolně nastavit. A lze zvolit zobrazení sítě, vrstevnic a čar. Správa maker zpracování obrazu, analýza tvaru a drsnosti průřezu, morfologická analýza a další funkce.
