Princip rada mikroskopije atomske sile i njene primjene
Mikroskop atomske sile je skenirajući probni mikroskop razvijen na osnovnom principu skenirajućeg tunelskog mikroskopa. Pojava mikroskopije atomske sile nesumnjivo je odigrala vodeću ulogu u razvoju nanotehnologije. Skenirajuća sondna mikroskopija, predstavljena mikroskopijom atomske sile, opći je izraz za seriju mikroskopa koji koriste malu sondu za skeniranje preko površine uzorka, čime se osiguravaju opažanja s velikim uvećanjem. AFM skeniranja pružaju informacije o stanju površine različitih tipova uzoraka. U poređenju sa konvencionalnim mikroskopima, prednost AFM-a je u tome što se može koristiti za posmatranje površine uzorka sa velikim uvećanjem u atmosferskim uslovima i može se koristiti za skoro sve uzorke (sa određenim zahtevima za završnu obradu površine) bez potrebe za bilo kakvim druga priprema uzorka za dobijanje trodimenzionalne topografske slike površine uzorka. Skenirana 3D slika može se koristiti za izračunavanje hrapavosti, debljine, širine koraka, okvira ili analize granularnosti.
Mikroskopija atomske sile može ispitati mnoge uzorke, pružajući podatke za površinske studije i kontrolu proizvodnje ili razvoj procesa koje konvencionalni mjerači hrapavosti površine za skeniranje i elektronski mikroskopi ne mogu pružiti.
Osnovni princip
Mikroskopija atomske sile koristi silu interakcije (atomsku silu) između površine uzorka za ispitivanje i finog vrha sonde za mjerenje topografije površine.
Vrh sonde je na maloj konzoli kočnice, a kada sonda dodirne površinu uzorka, rezultirajuća interakcija se detektuje u obliku skretanja konzole. Udaljenost između površine uzorka i sonde je manja od 3-4 nm, a detektirana sila između njih manja od 10-8 N. Svjetlost laserske diode je fokusirana na stražnji dio konzole. Kako se konzola savija pod silom, reflektovana svjetlost se odbija, koristeći ugao otklona fotodetektora osjetljivog na bitove. Prikupljene podatke zatim kompjuter obrađuje kako bi se dobila trodimenzionalna slika površine uzorka.
Kompletna konzolna sonda, postavljena na površinu uzorka pod kontrolom piezoelektričnog skenera, skenira se u tri smjera u koracima od 0.1 nm ili manje na nivou tačnosti. Općenito, pomicanje konzole ostaje fiksirano pod djelovanjem Z-ose kontrole povratne sprege dok se površina uzorka pomiče do detalja (XY-osa). Kao odgovor na skeniranje, povratna vrijednost Z-ose se unosi u kompjutersku obradu, što rezultira promatranjem slike površine uzorka (3D slika).
Karakteristike mikroskopa atomske sile
1. Mogućnost visoke rezolucije daleko nadmašuje skenirajući elektronski mikroskop (SEM), kao i optički instrument za hrapavost. Trodimenzionalni podaci o površini uzorka kako bi se zadovoljili zahtjevi istraživanja, proizvodnje, inspekcije kvaliteta sve više i više mikroskopski.
2. Nedestruktivna sila interakcije sonde i površine uzorka od 10-8N ili manja, daleko manja od prethodnog pritiska instrumenta za hrapavost igle, tako da neće doći do oštećenja uzorka, nema snopa elektronskog snopa skenirajućeg elektronskog mikroskopa oštećenja. Uz to, skenirajući elektronski mikroskop zahtijeva oblaganje neprovodnih uzoraka, dok mikroskop atomske sile nije potreban.
3. Širok spektar aplikacija, može se koristiti za posmatranje površine, određivanje veličine, određivanje hrapavosti površine, analizu granularnosti, izbočine i udubljenja statističke obrade, procenu uslova formiranja filma, veličinu zaštitnog sloja za određivanje korak, procjena ravnosti međuslojnog izolacijskog filma, procjena VCD premaza, procjena tretmana trenja procesa usmjerenog filma, analiza defekata.
4. Snažne funkcije softverske obrade, njegova trodimenzionalna slika prikazuje veličinu, ugao gledanja, boju prikaza, sjaj se može slobodno podesiti. I može odabrati mrežu, konturu, linijski prikaz. Makro upravljanje obradom slike, analiza oblika preseka i hrapavosti, morfološka analiza i druge funkcije.
