Atomu spēku mikroskopu darbības princips un pielietojumi
1, Pamatprincipi
Atomu spēka mikroskopija izmanto mijiedarbības spēku (atomu spēku) starp parauga virsmu un smalkas zondes galu, lai izmērītu virsmas morfoloģiju.
Zondes gals atrodas uz neliela elastīga konsole, un mijiedarbība, kas rodas, kad zonde saskaras ar parauga virsmu, 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 konsole saliecas spēka iedarbībā, atstarotā gaisma tiek novirzīta, un leņķa novirzīšanai tiek izmantots pozīcijai jutīgs fotodetektors. Pēc tam savāktos datus apstrādā dators, lai iegūtu parauga virsmas trīsdimensiju attēlu.
Pilnīga konsoles zonde tiek novietota uz parauga virsmas, ko kontrolē ar pjezoelektrisko skeneri un skenēta trīs virzienos ar pakāpiena platumu 0,1 nm vai mazāku horizontālā precizitātē. Parasti, detalizēti skenējot parauga virsmu (XY ass), Z-ass, ko kontrolē konsoles pārvietošanās atgriezeniskā saite, paliek nemainīga un nemainīga. Z-ass vērtības, kas nodrošina atgriezenisko saiti par skenēšanas reakciju, tiek ievadītas datorā apstrādei, kā rezultātā tiek iegūts parauga virsmas novērojuma attēls (3D attēls).
Atomspēka mikroskopijas raksturojums
1. Augstas -izšķirtspējas iespējas ievērojami pārsniedz skenēšanas elektronu mikroskopu (SEM) un optisko raupjuma mērītāju iespējas. Trīs-dimensiju dati uz parauga virsmas 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 mazāks par tradicionālo irbuļa raupjuma mērītāju spiedienu. Tāpēc tas nesabojās paraugu, un skenēšanas elektronu mikroskopijā nav elektronu staru bojājumu problēmas. Turklāt skenējošajai elektronu mikroskopijai ir nepieciešama nevadošu paraugu pārklājuma apstrāde, savukārt atomu spēka mikroskopijai tas nav jādara.
3. Tam ir plašs pielietojumu klāsts, un to var izmantot virsmas novērošanai, izmēru mērīšanai, virsmas raupjuma mērīšanai, daļiņu izmēru analīzei, izvirzījumu un bedru statistiskai apstrādei, plēves veidošanās apstākļu novērtēšanai, aizsargslāņu izmēra pakāpiena mērīšanai, starpslāņu izolācijas plēvju līdzenuma novērtēšanai, VCD pārklājuma novērtēšanai, orientētu plēvju berzes apstrādes procesa novērtēšanai, defektu analīzei utt.
4. Programmatūrai ir spēcīgas apstrādes iespējas, un tās 3D attēla displeja izmēru, skata leņķi, displeja krāsu un spīdumu var brīvi iestatīt. Un var izvēlēties tīklu, kontūrlīnijas un līniju displejus. Attēlu apstrādes makro pārvaldība, šķērsgriezuma formas un nelīdzenuma analīze, morfoloģijas analīze un citas funkcijas.
