Mikroskop na atomsko silo in njegova uporaba
Mikroskop na atomsko silo je vrstični sondni mikroskop, razvit iz osnovnega principa vrstičnega tunelskega mikroskopa. Pojav mikroskopa na atomsko silo je nedvomno igral vlogo pri spodbujanju razvoja nanotehnologije. Mikroskop z vrstično sondo, ki ga predstavlja mikroskop na atomsko silo, je splošen izraz za serijo mikroskopov, ki uporabljajo majhno sondo za skeniranje na površini vzorca, da zagotovijo opazovanje z veliko povečavo. AFM skeniranje lahko zagotovi informacije o stanju površine različnih vrst vzorcev. V primerjavi z običajnimi mikroskopi je prednost mikroskopije na atomsko silo v tem, da lahko opazuje površino vzorca pri veliki povečavi v atmosferskih pogojih in se lahko uporablja za skoraj vse vzorce (z določenimi zahtevami glede končne obdelave površine), brez druge obdelave priprave vzorca, površino vzorca lahko dobite 3D sliko . Izvede lahko tudi izračun hrapavosti, debeline, širine koraka, blokovni diagram ali analizo velikosti delcev na skenirani 3D topografski sliki.
AFM lahko zazna veliko vzorcev in zagotovi podatke za površinske raziskave in nadzor proizvodnje ali razvoj procesov, česar ne morejo zagotoviti običajni skenirajoči merilniki površinske hrapavosti in elektronski mikroskopi.
1. Osnovna načela
Mikroskop z atomsko silo uporablja silo interakcije (atomsko silo) med površino zaznavnega vzorca in konico majhne sonde za merjenje topografije površine.
Konica sonde je na majhni prožni konzoli in ko se sonda dotakne površine vzorca, je nastala interakcija zaznana v obliki odklona konzole. Razdalja med površino vzorca in sondo je manjša od 3-4nm, zaznana sila med njima pa je manjša od 10-8N. Svetloba laserske diode je usmerjena na zadnjo stran konzole. Ko se konzola upogne pod silo, se odbita svetloba odkloni s pomočjo odklonskega kota fotodetektorja, ki je občutljiv na položaj. Nato zbrane podatke računalniško obdela, da dobimo tridimenzionalno sliko površine vzorca.
Celotna konzolna sonda se postavi na površino vzorca, ki ga nadzira piezoelektrični skener, in skenira v treh smereh s širino koraka 0,1 nm ali manj. Običajno ostane Z-os, ki je nadzorovana s povratno informacijo o premiku konzole, konstantna, medtem ko se na površini vzorca izvaja podrobno skeniranje (os XY). Vrednost osi Z, ki je povratna informacija odziva skeniranja, se vnese v računalnik za obdelavo in dobi se slika opazovanja (3D slika) površine vzorca.
Drugič, značilnosti mikroskopa na atomsko silo
1. Zmogljivosti visoke ločljivosti daleč presegajo zmogljivosti vrstičnih elektronskih mikroskopov (SEM) in optičnih merilnikov hrapavosti. Tridimenzionalni podatki površine vzorca izpolnjujejo vse bolj mikroskopske zahteve raziskav, proizvodnje in nadzora kakovosti.
2. Nedestruktivna, interakcijska sila med sondo in površino vzorca je manjša od 10-8N, kar je veliko nižje od tlaka prejšnjega merilnika hrapavosti igle, tako da ne bo poškodovalo vzorca in tam v vrstičnem elektronskem mikroskopu ni problema s poškodbo elektronskega žarka. Poleg tega vrstična elektronska mikroskopija zahteva premazovanje neprevodnih vzorcev, medtem ko mikroskopija na atomsko silo tega ne zahteva.
3. Uporablja se lahko v številnih aplikacijah, kot so opazovanje površine, merjenje velikosti, merjenje površinske hrapavosti, analiza velikosti delcev, statistična obdelava izboklin in jam, vrednotenje pogojev za nastanek filma, merjenje korakov velikosti zaščitne plasti, ravnost vrednotenje vmesnih izolacijskih filmov, vrednotenje VCD Coating, vrednotenje postopka trenja orientirane folije, analiza napak itd.
4. Programska oprema ima močne funkcije obdelave, velikost prikaza tridimenzionalne slike, vidni kot, barvo zaslona in sijaj pa je mogoče prosto nastaviti. In lahko izbere omrežje, konturno črto, prikaz črte. Makro upravljanje obdelave slik, analiza oblike prereza in hrapavosti, analiza topografije in druge funkcije.
