Atomu spēka mikroskopijas darbības princips un pielietojumi
Atomu spēka mikroskops ir skenēšanas zondes mikroskops, kas izstrādāts, pamatojoties uz skenējošā tuneļa mikroskopa pamatprincipu. Atomu spēka mikroskopijas parādīšanās neapšaubāmi ir bijusi vadošā loma nanotehnoloģiju attīstībā. Skenējošās zondes mikroskopija, ko attēlo atomu spēka mikroskopija, ir vispārīgs termins virknei mikroskopu, kas izmanto nelielu zondi, lai skenētu parauga virsmu, tādējādi nodrošinot novērojumus ar lielu palielinājumu. AFM skenēšana sniedz informāciju par dažādu veidu paraugu virsmas stāvokli. Salīdzinot ar parastajiem mikroskopiem, AFM priekšrocība ir tāda, ka to var izmantot, lai novērotu parauga virsmu lielā palielinājumā atmosfēras apstākļos, un to var izmantot gandrīz visiem paraugiem (ar noteiktām virsmas apdares prasībām) bez nepieciešamības cita parauga sagatavošana, lai iegūtu parauga virsmas trīsdimensiju topogrāfisko attēlu. Skenēto 3D attēlu var izmantot raupjuma aprēķināšanai, biezumam, pakāpiena platumam, kastes diagrammai vai granularitātes analīzei.
Atomu spēka mikroskopija var pārbaudīt daudzus paraugus, sniedzot datus virsmas pētījumiem un ražošanas kontrolei vai procesa attīstībai, ko nevar nodrošināt parastie skenējošie virsmas raupjuma mērītāji un elektronu mikroskopi.
Pamatprincips
Atomu spēka mikroskopija izmanto mijiedarbības spēku (atomspēku) starp testa parauga virsmu un smalku zondes galu, lai izmērītu virsmas topogrāfiju.
Zondes gals atrodas uz neliela bremsstrahlung konsoles, un, kad zonde pieskaras parauga virsmai, rezultātā mijiedarbība tiek noteikta konsoles novirzes veidā. Attālums starp parauga virsmu un zondi ir mazāks par 3-4 nm, un starp tām noteiktais spēks ir mazāks par 10-8 N. Lāzerdiodes gaisma tiek fokusēta uz konsoles aizmuguri. Konsolim noliecoties spēka ietekmē, atstarotā gaisma tiek novirzīta, izmantojot bitjutīgu fotodetektora novirzes leņķi. Pēc tam savāktos datus apstrādā dators, lai iegūtu parauga virsmas trīsdimensiju attēlu.
Pilna konsoles zonde, kas novietota uz parauga virsmas pjezoelektriskā skenera vadībā, tiek skenēta trīs virzienos ar soli 0,1 nm vai mazāk ar precizitātes līmeni. Parasti konsoles pārvietojums tiek turēts fiksēts atgriezeniskās saites vadības Z-ass iedarbībā, kad parauga virsma tiek detalizēti slaucīta (XY-ass). Reaģējot uz skenēšanu, datora apstrādē tiek ievadīta atgriezeniskā Z-ass vērtība, kā rezultātā tiek novērots parauga virsmas attēls (3D attēls).
Atomu spēku mikroskopa īpašības
1. Augstas izšķirtspējas spēja ievērojami pārsniedz skenējošo elektronu mikroskopu (SEM), kā arī optisko raupjuma instrumentu. Trīsdimensiju dati par parauga virsmu, lai atbilstu pētniecības, ražošanas, kvalitātes pārbaudes prasībām arvien vairāk mikroskopiski.
2. Nesagraujošais, zondes un parauga virsmas mijiedarbības spēks ir 10-8N vai mazāks, daudz mazāks par iepriekšējo irbuļa raupjuma instrumenta spiedienu, tāpēc paraugs netiks bojāts, nav skenējošā elektronu mikroskopa elektronu stara. bojājumu. Turklāt skenējošajam elektronu mikroskopam ir jāpārklāj nevadoši paraugi, savukārt atomspēka mikroskops nav nepieciešams.
3. Plašs pielietojuma klāsts, var izmantot virsmas novērošanai, izmēra noteikšanai, virsmas raupjuma noteikšanai, granularitātes analīzei, statistiskās apstrādes izvirzījumiem un bedrēm, plēves veidošanās apstākļu novērtēšanai, aizsargslāņa izmēra noteikšanai. solis, starpslāņu izolācijas plēves līdzenuma novērtējums, VCD pārklājuma novērtējums, virziena plēves procesa berzes apstrādes novērtējums, defektu analīze.
4. Spēcīgas programmatūras apstrādes funkcijas, tās trīsdimensiju attēla displejs tā lielumu, skata leņķi, displeja krāsu, spīdumu var brīvi iestatīt. Un var izvēlēties tīklu, kontūru, līniju displeju. Attēlu apstrādes makro vadība, griezuma forma un raupjuma analīze, morfoloģiskā analīze un citas funkcijas.
