Mikroskop atomske sile i njegova primjena
Mikroskop atomske sile je skenirajući probni mikroskop razvijen na osnovu osnovnog principa skenirajućeg tunelskog mikroskopa. Pojava mikroskopa atomske sile nesumnjivo je odigrala ulogu u promicanju razvoja nanotehnologije. Mikroskop sa sondom za skeniranje predstavljen mikroskopom atomske sile je opšti termin za seriju mikroskopa koji koriste malu sondu za skeniranje površine uzorka kako bi se obezbedilo posmatranje sa velikim uvećanjem. AFM skeniranje može pružiti informacije o stanju površine različitih vrsta uzoraka. U poređenju sa konvencionalnim mikroskopima, prednost mikroskopije atomske sile je u tome što može posmatrati površinu uzorka sa velikim uvećanjem u atmosferskim uslovima i može se koristiti za skoro sve uzorke (sa određenim zahtevima za završnu obradu površine), bez druge obrade pripreme uzorka, površine uzorka može se dobiti 3D slika . Također može izvršiti proračun hrapavosti, debljine, širine koraka, blok dijagram ili analizu veličine čestica na skeniranoj 3D topografskoj slici.
AFM može otkriti mnoge uzorke i pružiti podatke za istraživanje površine i kontrolu proizvodnje ili razvoj procesa, što se ne može obezbijediti konvencionalnim mjeračima hrapavosti površine za skeniranje i elektronskim mikroskopima.
1. Osnovni principi
Mikroskop atomske sile koristi silu interakcije (atomsku silu) između površine uzorka za detekciju i malenog vrha sonde za mjerenje topografije površine.
Vrh sonde je na maloj fleksibilnoj konzoli, a kada sonda dodirne površinu uzorka, rezultirajuća interakcija se detektuje u obliku skretanja konzole. Udaljenost između površine uzorka i sonde je manja od 3-4nm, a detektirana sila između njih je manja od 10-8N. Svjetlost laserske diode fokusirana je na stražnji dio konzole. Kada se konzola savija pod silom, reflektovana svjetlost se odbija pomoću ugla otklona fotodetektora osjetljivog na poziciju. Zatim se prikupljeni podaci kompjuterski obrađuju kako bi se dobila trodimenzionalna slika površine uzorka.
Kompletna konzolna sonda se postavlja na površinu uzorka koju kontrolira piezoelektrični skener i skenira u tri smjera sa širinom koraka od 0.1nm ili manje. Tipično, pomicanje konzole kontrolirano povratnom spregom Z-osa ostaje konstantna dok se detaljno skeniranje (XY-osa) izvodi na površini uzorka. Vrijednost osi Z, koja je povratna informacija o odzivu skeniranja, unosi se u računalo za obradu i dobiva se slika posmatranja (3D slika) površine uzorka.
Drugo, karakteristike mikroskopa atomske sile
1. Mogućnosti visoke rezolucije daleko nadmašuju one skenirajućih elektronskih mikroskopa (SEM) i optičkih mjerača hrapavosti. Trodimenzionalni podaci o površini uzorka ispunjavaju sve mikroskopske zahtjeve istraživanja, proizvodnje i inspekcije kvaliteta.
2. Nedestruktivno, sila interakcije između sonde i površine uzorka je manja od 10-8N, što je mnogo niže od pritiska prethodnog mjerača hrapavosti igle, tako da neće oštetiti uzorak, a postoji nije problem oštećenja elektronskih zraka u skenirajućem elektronskom mikroskopu. Uz to, skenirajuća elektronska mikroskopija zahtijeva premazivanje neprovodnih uzoraka, dok mikroskopija atomske sile ne.
3. Može se koristiti u širokom spektru aplikacija, kao što su posmatranje površine, merenje veličine, merenje hrapavosti površine, analiza veličine čestica, statistička obrada izbočina i udubljenja, procena uslova formiranja filma, merenje koraka veličine zaštitnog sloja, ravnost evaluacija međuslojnih izolacijskih filmova, procjena VCD premaza, procjena procesa tretmana trenjem usmjerenog filma, analiza defekta, itd.
4. Softver ima snažne funkcije obrade, a njegova trodimenzionalna veličina prikaza slike, ugao gledanja, boja prikaza i sjaj mogu se slobodno podesiti. I može odabrati mrežu, konturnu liniju, linijski prikaz. Makro upravljanje obradom slike, analiza oblika i hrapavosti poprečnog presjeka, analiza topografije i druge funkcije.
