Atomu spēka mikroskops un tā pielietojums
Atomu spēka mikroskops ir skenēšanas zondes mikroskops, kas izstrādāts, pamatojoties uz skenējošā tuneļa mikroskopa pamatprincipu. Atomu spēka mikroskopa parādīšanās neapšaubāmi ir spēlējusi savu lomu nanotehnoloģiju attīstības veicināšanā. Skenēšanas zondes mikroskops, ko attēlo atomu spēka mikroskops, ir vispārīgs termins virknei mikroskopu, kas izmanto nelielu zondi, lai skenētu parauga virsmu, lai nodrošinātu novērojumu ar lielu palielinājumu. AFM skenēšana var sniegt informāciju par dažādu veidu paraugu virsmas stāvokli. Salīdzinot ar parastajiem mikroskopiem, atomu spēka mikroskopijas priekšrocība ir tāda, ka tā var novērot parauga virsmu lielā palielinājumā atmosfēras apstākļos, un to var izmantot gandrīz visiem paraugiem (ar noteiktām virsmas apdares prasībām), bez citas parauga sagatavošanas apstrādes. virsmas paraugu var iegūt 3D attēlu. Tas var arī veikt skenētā 3D topogrāfijas attēla raupjuma, biezuma, pakāpiena platuma, blokshēmas vai daļiņu izmēra analīzi.
AFM var noteikt daudzus paraugus un nodrošināt datus virsmas izpētei un ražošanas kontrolei vai procesa attīstībai, ko nevar nodrošināt ar parastiem skenējošiem virsmas raupjuma mērītājiem un elektronu mikroskopiem.
1. Pamatprincipi
Atomu spēka mikroskops izmanto mijiedarbības spēku (atomspēku) starp noteikšanas parauga virsmu un mazo zondes galu, lai izmērītu virsmas topogrāfiju.
Zondes gals atrodas uz neliela elastīga konsole, un, kad zonde pieskaras parauga virsmai, rezultātā mijiedarbība tiek noteikta konsoles novirzes veidā. Attālums starp parauga virsmu un zondi ir mazāks par 3-4nm, un starp tām noteiktais spēks ir mazāks par 10-8N. Lāzerdiodes gaisma tiek fokusēta uz konsoles aizmuguri. Kad konsoles spēka ietekmē saliecas, atstarotā gaisma tiek novirzīta, izmantojot pozīcijai jutīgu fotodetektora novirzes leņķi. Pēc tam savāktie dati tiek apstrādāti ar datoru, lai iegūtu parauga virsmas trīsdimensiju attēlu.
Pilnu konsoles zondi novieto uz parauga virsmas, ko kontrolē pjezoelektriskais skeneris, un skenē trīs virzienos ar soļa platumu 0,1 nm vai mazāku. Parasti konsoles pārvietojuma atgriezeniskās saites kontrolētā Z-ass paliek nemainīga, kamēr parauga virsmai tiek veikta detalizēta skenēšana (XY ass). Z-ass vērtība, kas ir skenēšanas reakcijas atgriezeniskā saite, tiek ievadīta datorā apstrādei, un tiek iegūts parauga virsmas novērošanas attēls (3D attēls).
Otrkārt, atomu spēka mikroskopa īpašības
1. Augstas izšķirtspējas iespējas ievērojami pārsniedz skenēšanas elektronu mikroskopu (SEM) un optisko raupjuma mērītāju iespējas. Parauga virsmas trīsdimensiju dati atbilst arvien mikroskopiskākām pētniecības, ražošanas un kvalitātes pārbaudes prasībām.
2. Nesagraujošs, mijiedarbības spēks starp zondi un parauga virsmu ir mazāks par 10-8N, kas ir daudz zemāks par iepriekšējā irbuļa raupjuma mērītāja spiedienu, tāpēc tas nesabojās paraugu, un Skenējošā elektronu mikroskopā nav elektronu staru bojājumu problēmas. Turklāt skenējošajai elektronu mikroskopijai ir nepieciešams nevadošu paraugu pārklājums, savukārt atomu spēka mikroskopijai tas nav vajadzīgs.
3. To var izmantot plašā lietojumu klāstā, piemēram, virsmas novērošanā, izmēru mērīšanā, virsmas raupjuma mērīšanā, daļiņu izmēra analīzē, izvirzījumu un bedru statistiskā apstrādē, plēves veidošanās apstākļu novērtēšanā, aizsargslāņa izmēra pakāpienu mērīšanā, plakanuma mērīšanā. starpslāņu izolācijas plēvju novērtēšana, VCD pārklājuma novērtēšana, orientētas plēves berzes apstrādes procesa novērtēšana, defektu analīze utt.
4. Programmatūrai ir spēcīgas apstrādes funkcijas, un tās trīsdimensiju attēla displeja izmēru, skata leņķi, displeja krāsu un spīdumu var iestatīt brīvi. Un var izvēlēties tīklu, kontūrlīniju, līniju displeju. Attēlu apstrādes makro vadība, šķērsgriezuma formas un raupjuma analīze, topogrāfijas analīze un citas funkcijas.
