Atominių jėgų mikroskopų veikimo principas ir taikymas
1, Pagrindiniai principai
Atominės jėgos mikroskopija naudoja sąveikos jėgą (atominę jėgą) tarp mėginio paviršiaus ir smulkaus zondo galiuko paviršiaus morfologijai matuoti.
Zondo antgalis yra ant mažos lanksčios konsolės, o sąveika, atsirandanti, kai zondas liečiasi su mėginio paviršiumi, aptinkama kaip konsolės deformacija. Atstumas tarp mėginio paviršiaus ir zondo yra mažesnis nei 3-4 nm, o tarp jų aptikta jėga yra mažesnė nei 10-8N. Lazerinio diodo šviesa sutelkta į galinę konsolės dalį. Kai konsolė pasilenkia veikiant jėgai, atsispindėjusi šviesa nukreipiama, o kampui nukreipti naudojamas padėčiai jautrus fotodetektorius. Tada surinkti duomenys apdorojami kompiuteriu, kad būtų gautas trimatis mėginio paviršiaus vaizdas.
Visas konsolinis zondas dedamas ant mėginio paviršiaus, valdomo pjezoelektriniu skaitytuvu, ir nuskaitomas trimis kryptimis, kai žingsnio plotis yra 0,1 nm arba mažesnis horizontaliu tikslumu. Paprastai detaliai nuskaitant mėginio paviršių (XY ašis), Z-ašis, valdoma konsolės poslinkio grįžtamojo ryšio, išlieka fiksuota ir nepakitusi. Z-ašies reikšmės, teikiančios grįžtamąjį ryšį apie nuskaitymo atsaką, įvedamos į kompiuterį apdoroti, todėl gaunamas mėginio paviršiaus stebėjimo vaizdas (3D vaizdas).
Atominės jėgos mikroskopijos charakteristikos
1. Didelės-raiškos galimybės gerokai viršija skenuojamųjų elektroninių mikroskopų (SEM) ir optinio šiurkštumo matuoklių galimybes. Trimačiai mėginio paviršiaus duomenys atitinka vis labiau mikroskopinius tyrimų, gamybos ir kokybės tikrinimo reikalavimus.
2. Neardomoji, sąveikos jėga tarp zondo ir mėginio paviršiaus yra mažesnė nei 10-8N, o tai yra daug mažesnė nei tradicinių plunksnos šiurkštumo matuoklių slėgis. Todėl tai nepažeis mėginio ir nėra elektronų pluošto pažeidimo problemos skenuojant elektronų mikroskopiją. Be to, atliekant skenuojančią elektroninę mikroskopiją, reikia padengti nelaidžius mėginius, o naudojant atominės jėgos mikroskopiją – nereikia.
3. Jis turi platų pritaikymo spektrą ir gali būti naudojamas paviršiaus stebėjimui, dydžio matavimui, paviršiaus šiurkštumo matavimui, dalelių dydžio analizei, statistiniam iškyšų ir duobių apdorojimui, plėvelės formavimo sąlygų įvertinimui, apsauginių sluoksnių dydžio žingsnio matavimui, tarpsluoksnių izoliacinių plėvelių plokštumo įvertinimui, VCD dangos įvertinimui, orientuotų plėvelių trinties apdorojimo proceso įvertinimui, defektų analizei ir kt.
4. Programinė įranga turi puikias apdorojimo galimybes, o jos 3D vaizdo rodymo dydis, žiūrėjimo kampas, ekrano spalva ir blizgesys gali būti laisvai nustatyti. Galima pasirinkti tinklą, kontūrines linijas ir linijų ekranus. Vaizdo apdorojimo makrovaldymas, skerspjūvio formos ir šiurkštumo analizė, morfologijos analizė ir kitos funkcijos.
