Načelo delovanja in uporaba mikroskopov na atomsko silo
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, je zaznana 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.
Značilnosti mikroskopije na atomsko silo
1. Zmogljivost visoke-ločljivosti daleč presega zmogljivost vrstičnih elektronskih mikroskopov (SEM) in optičnih merilnikov hrapavosti. Tri{3}}dimenzionalni podatki na površini vzorca izpolnjujejo vse bolj mikroskopske zahteve raziskav, proizvodnje in nadzora kakovosti.
2. Nedestruktivno, interakcijska sila med sondo in površino vzorca je pod 10-8N, kar je veliko nižje od pritiska tradicionalnih merilnikov hrapavosti tipala. Zato ne bo poškodoval vzorca in pri vrstični elektronski mikroskopiji ni težav s poškodbo elektronskega žarka. Poleg tega vrstična elektronska mikroskopija zahteva obdelavo prevleke na neprevodnih vzorcih, medtem ko mikroskopija na atomsko silo tega ne zahteva.
3. Ima široko paleto aplikacij in se lahko uporablja za opazovanje površine, merjenje velikosti, merjenje površinske hrapavosti, analizo velikosti delcev, statistično obdelavo izboklin in jam, vrednotenje pogojev za nastanek filma, merjenje koraka velikosti zaščitnih plasti, vrednotenje ravnosti vmesnih izolacijskih filmov, vrednotenje prevleke VCD, vrednotenje postopka obdelave s trenjem usmerjenih filmov, analizo napak itd.
4. Programska oprema ima močne zmožnosti obdelave, velikost prikaza 3D slike, vidni kot, barvo zaslona in sijaj pa je mogoče prosto nastaviti. Izberete lahko tudi mrežo, konturne črte in prikaze linij. Makro upravljanje obdelave slik, analiza oblike-prereza in hrapavosti, analiza morfologije in druge funkcije.
