Atominių jėgų mikroskopų veikimo principas ir taikymas
Atominės jėgos mikroskopas yra skenuojančio zondo mikroskopas, sukurtas remiantis pagrindiniais skenuojančio tunelinio mikroskopo principais. Atominės jėgos mikroskopijos atsiradimas neabejotinai suvaidino pagrindinį vaidmenį plėtojant nanotechnologijas. Nuskaitymo zondo mikroskopija, pavaizduota atominės jėgos mikroskopija, yra mikroskopų serija, kuri naudoja mažą zondą, kad nuskaitytų mėginio paviršių, kad būtų galima stebėti didelį padidinimą. Atominės jėgos mikroskopinis nuskaitymas gali suteikti informacijos apie įvairių tipų mėginių paviršiaus būklę. Palyginti su įprastais mikroskopais, atominės jėgos mikroskopijos pranašumas yra tas, kad atmosferos sąlygomis galima stebėti mėginių paviršių dideliu padidinimu ir gali būti naudojamas beveik visiems mėginiams (atsižvelgiant į tam tikrus paviršiaus lygumo reikalavimus), nereikalaujant kitokio mėginio paruošimo apdorojimo, norint gauti trijų{4}}matmenų mėginio paviršiaus morfologinius vaizdus. Be to, jis gali apskaičiuoti šiurkštumą, storį, žingsnio plotį, blokinę diagramą arba dalelių dydžio analizę trimačiame morfologiniame vaizde, gautame skenuojant.
Atominės jėgos mikroskopija gali aptikti daugybę mėginių, pateikti duomenis paviršiaus tyrimams ir gamybos kontrolei ar proceso vystymui, kurių negali pateikti įprasti skenuojantys paviršiaus šiurkštumo matuokliai ir elektroniniai mikroskopai.
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).
