Načelo delovanja mikroskopije na atomsko silo in njene uporabe
Mikroskop na atomsko silo je vrstični sondni mikroskop, razvit na osnovnem principu vrstičnega tunelskega mikroskopa. Pojav mikroskopije na atomsko silo je nedvomno igral gonilno vlogo pri razvoju nanotehnologije. Mikroskopija z vrstično sondo, ki jo predstavlja mikroskopija na atomsko silo, je splošen izraz za serijo mikroskopov, ki uporabljajo majhno sondo za skeniranje po površini vzorca in tako zagotavljajo opazovanja z veliko povečavo. AFM skeniranje zagotavlja informacije o stanju površine različnih vrst vzorcev. V primerjavi z običajnimi mikroskopi je prednost AFM ta, da ga je mogoče uporabiti za opazovanje površine vzorca pri veliki povečavi v atmosferskih pogojih in ga je mogoče uporabiti za skoraj vse vzorce (z določenimi zahtevami glede površinske obdelave), ne da bi potrebovali kakršno koli druga priprava vzorca za pridobitev tridimenzionalne topografske slike površine vzorca. Skenirano 3D sliko je mogoče uporabiti za izračun hrapavosti, debeline, širine koraka, škatlast izris ali analizo zrnatosti.
Z mikroskopijo na atomsko silo je mogoče pregledati številne vzorce in zagotoviti podatke za površinske študije in nadzor proizvodnje ali razvoj procesov, ki jih običajni merilniki površinske hrapavosti in elektronski mikroskopi ne morejo zagotoviti.
Osnovno načelo
Mikroskopija z atomsko silo uporablja silo interakcije (atomsko silo) med površino preskusnega vzorca in konico fine sonde za merjenje topografije površine.
Konica sonde je na majhni konzoli zavornega sevanja in ko se sonda dotakne površine vzorca, je nastala interakcija zaznana v obliki odklona konzole. Razdalja med površino vzorca in sondo je manjša od 3-4 nm, zaznana sila med njima pa manjša od 10-8 N. Svetloba laserske diode je usmerjena na zadnji del konzole. Ko se konzola upogne pod silo, se odbita svetloba odkloni z uporabo bitno občutljivega odklonskega kota fotodetektorja. Zbrane podatke nato računalniško obdela in dobi tridimenzionalno sliko površine vzorca.
Celotna konzolna sonda, nameščena na površino vzorca pod nadzorom piezoelektričnega skenerja, se skenira v treh smereh v korakih po 0,1 nm ali manj pri ravni natančnosti. Na splošno ostane premik konzole nespremenljiv pod delovanjem osi Z krmiljenja povratne zanke, ko se površina vzorca podrobno pometa (os XY). Kot odgovor na skeniranje je povratna vrednost osi Z vnesena v računalniško obdelavo, kar ima za posledico opazovanje slike površine vzorca (3D slike).
Lastnosti mikroskopa na atomsko silo
1. Zmogljivost visoke ločljivosti daleč presega vrstični elektronski mikroskop (SEM) in instrument za optično hrapavost. Tridimenzionalni podatki na površini vzorca za izpolnjevanje zahtev raziskav, proizvodnje, nadzora kakovosti vedno bolj mikroskopski.
2. Nedestruktivna interakcijska sila sonde in površine vzorca 10-8N ali manj, veliko manjša od prejšnjega tlaka instrumenta za hrapavost pisala, tako da ne bo nobene škode na vzorcu, ni elektronskega žarka vrstičnega elektronskega mikroskopa poškodbe. Poleg tega zahteva vrstični elektronski mikroskop neprevodne vzorce, ki so prevlečeni, medtem ko mikroskop na atomsko silo ni potreben.
3. Širok spekter aplikacij, se lahko uporablja za opazovanje površine, določanje velikosti, določanje površinske hrapavosti, analizo zrnatosti, izbokline in jamice statistične obdelave, vrednotenje pogojev za tvorjenje filma, velikost zaščitne plasti za določanje korak, ocena ravnosti vmesnega izolacijskega filma, ocena prevleke VCD, ocena trenja obdelave usmerjenega filma, analiza napak.
4. Močne funkcije obdelave programske opreme, njegov tridimenzionalni prikaz slike, njegovo velikost, vidni kot, barvo zaslona in sijaj lahko prosto nastavite. In lahko izberete prikaz omrežja, konture, črte. Makro upravljanje obdelave slik, analiza oblike prereza in hrapavosti, morfološka analiza in druge funkcije.
