Atominės jėgos mikroskopijos veikimo principas ir pritaikymai
Atominės jėgos mikroskopas yra skenuojančio zondo mikroskopas, sukurtas remiantis pagrindiniu skenuojančio tunelinio mikroskopo principu. Atominės jėgos mikroskopijos atsiradimas neabejotinai suvaidino pagrindinį vaidmenį plėtojant nanotechnologijas. Nuskaitymo zondo mikroskopija, pavaizduota atominės jėgos mikroskopija, yra bendras terminas mikroskopams, kurie naudoja mažą zondą, kad nuskaitytų mėginio paviršių, taip užtikrinant didelio padidinimo stebėjimus. AFM skenavimas suteikia informacijos apie įvairių tipų mėginių paviršiaus būklę. Palyginti su įprastais mikroskopais, AFM privalumas yra tas, kad jį galima naudoti bandinio paviršiui stebėti dideliu padidinimu esant atmosferos sąlygoms, be to, jį galima naudoti beveik visiems mėginiams (su tam tikrais paviršiaus apdailos reikalavimais). kitas mėginio paruošimas, norint gauti trimatį mėginio paviršiaus topografinį vaizdą. Nuskaitytas 3D vaizdas gali būti naudojamas skaičiuojant šiurkštumą, storį, žingsnio plotį, dėžutės brėžinį ar detalumo analizę.
Atominės jėgos mikroskopija gali ištirti daugybę mėginių, suteikiant duomenis paviršiaus tyrimams ir gamybos kontrolei ar proceso plėtrai, kurių negali pateikti įprasti skenuojantys paviršiaus šiurkštumo matuokliai ir elektroniniai mikroskopai.
Pagrindinis principas
Atominės jėgos mikroskopija naudoja sąveikos jėgą (atominę jėgą) tarp tiriamojo mėginio paviršiaus ir smulkaus zondo galiuko paviršiaus topografijai matuoti.
Zondo antgalis yra ant mažos bremsstrahlung konsolės, o kai zondas paliečia mėginio paviršių, atsirandanti sąveika aptinkama konsolės deformacijos forma. Atstumas tarp mėginio paviršiaus ir zondo yra mažesnis nei 3-4 nm, o tarp jų aptikta jėga yra mažesnė nei 10-8 N. Lazerinio diodo šviesa sufokusuota užpakalinėje konsolės pusėje. Kai konsolė lenkiasi veikiant jėgai, atspindėta šviesa nukreipiama naudojant bitams jautrų fotodetektoriaus nukreipimo kampą. Tada surinkti duomenys apdorojami kompiuteriu, kad būtų gautas trimatis mėginio paviršiaus vaizdas.
Visas konsolinis zondas, padėtas ant mėginio paviršiaus, valdomas pjezoelektrinio skaitytuvo, nuskaitomas trimis kryptimis 0,1 nm arba mažesniu tikslumo lygiu. Paprastai konsolės poslinkis yra fiksuotas veikiant grįžtamojo ryšio valdymo Z ašiai, kai mėginio paviršius yra detaliai nubraukiamas (XY ašis). Atsakant į nuskaitymą, į kompiuterio apdorojimą įvedama grįžtamojo ryšio Z ašies vertė, todėl stebimas mėginio paviršiaus vaizdas (3D vaizdas).
Atominių jėgų mikroskopo savybės
1. Didelė skiriamoji geba gerokai viršija skenuojamojo elektroninio mikroskopo (SEM), taip pat optinio šiurkštumo prietaisą. Trimačiai duomenys apie mėginio paviršių, kad atitiktų tyrimų, gamybos, kokybės tikrinimo reikalavimus vis labiau mikroskopiškai.
2. Neardomoji, zondo ir mėginio paviršiaus sąveikos jėga yra 10-8N arba mažesnė, daug mažesnė nei ankstesnio rašiklio šiurkštumo prietaiso slėgis, todėl mėginys nebus pažeistas, nebus skenuojančio elektroninio mikroskopo elektronų pluošto. žalą. Be to, skenuojančiam elektroniniam mikroskopui reikia padengti nelaidžius mėginius, o atominės jėgos mikroskopo nereikia.
3. Platus pritaikymo spektras, gali būti naudojamas paviršiaus stebėjimui, dydžio nustatymui, paviršiaus šiurkštumo nustatymui, granuliuotumo analizei, statistinio apdorojimo iškyšoms ir duobėms, plėvelės formavimo sąlygų įvertinimui, apsauginio sluoksnio dydžio nustatymui. žingsnis, tarpsluoksnio izoliacinės plėvelės lygumo įvertinimas, VCD dangos įvertinimas, kryptinės plėvelės proceso trinties apdorojimo įvertinimas, defektų analizė.
4. Stiprios programinės įrangos apdorojimo funkcijos, jos trimatis vaizdas rodo jo dydį, žiūrėjimo kampą, ekrano spalvą, blizgesį galima laisvai nustatyti. Ir gali pasirinkti tinklo, kontūro, linijos ekraną. Vaizdo apdorojimo makrovaldymas, pjūvio formos ir šiurkštumo analizė, morfologinė analizė ir kitos funkcijos.
