Načelo delovanja in uporaba mikroskopov na atomsko silo
Mikroskop na atomsko silo je vrstični sondni mikroskop, razvit na podlagi osnovnih principov vrstičnega tunelskega mikroskopa. Pojav mikroskopije na atomsko silo je nedvomno igral gonilno vlogo pri razvoju nanotehnologije. Mikroskop z vrstično sondo, ki ga predstavlja mikroskopija na atomsko silo, je serija mikroskopov, ki uporabljajo majhno sondo za skeniranje površine vzorca, kar zagotavlja opazovanje z veliko povečavo. Mikroskopsko skeniranje z atomsko silo 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 vzorcev pri veliki povečavi v atmosferskih pogojih in se lahko uporablja za skoraj vse vzorce (z določenimi zahtevami glede gladkosti površine), brez potrebe po drugih obdelavah za pripravo vzorcev, za pridobitev tri-dimenzionalnih morfoloških slik površine vzorca. Poleg tega lahko izvede izračun hrapavosti, debeline, širine koraka, blokovni diagram ali analizo velikosti delcev na tri-dimenzionalni morfološki sliki, pridobljeni s skeniranjem.
Mikroskopija na atomsko silo lahko zazna veliko vzorcev, 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
Mikroskopija z atomsko silo uporablja silo interakcije (atomsko silo) med površino vzorca in konico fine sonde za merjenje morfologije površine.
Konica sonde je na majhni prožni konzoli in interakcija, ki nastane, ko se sonda dotakne površine vzorca, se zazna v obliki odklona konzole. Razdalja med površino vzorca in sondo je manjša od 3-4nm, zaznana sila med njima pa manjša od 10-8N. Svetloba laserske diode je usmerjena na zadnjo stran konzole. Ko se konzola upogne pod delovanjem sile, se odbita svetloba odkloni, za odklon kota pa se uporabi fotodetektor, občutljiv na položaj. Nato zbrane podatke računalniško obdela, da dobimo tridimenzionalno sliko površine vzorca.
Popolna 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 pri vodoravni natančnosti. Na splošno pri podrobnem skeniranju površine vzorca (os XY) os Z-, ki jo nadzira povratna informacija o premikanju konzole, ostane fiksna in nespremenjena. Vrednosti osi Z-, ki zagotavljajo povratne informacije o odzivu skeniranja, se vnesejo v računalnik za obdelavo, rezultat pa je slika opazovanja (3D slika) površine vzorca.
