Princip rada i primjena mikroskopa atomske sile
1, Osnovni principi
Mikroskopija atomske sile koristi silu interakcije (atomsku silu) između površine uzorka i vrha fine sonde za mjerenje morfologije površine.
Vrh sonde je na maloj fleksibilnoj konzoli, a interakcija koja se stvara kada sonda dođe u kontakt s površinom uzorka detektuje se u obliku otklona 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 usmjerena je na stražnju stranu konzole. Kada se konzola savija pod dejstvom sile, reflektovana svetlost se odbija, a fotodetektor osetljiv na položaj koristi se za skretanje ugla. Zatim se prikupljeni podaci obrađuju od strane kompjutera kako bi se dobila trodimenzionalna slika površine uzorka.
Kompletna konzolna sonda postavlja se na površinu uzorka kontroliranog piezoelektričnim skenerom i skenira u tri smjera sa širinom koraka od 0,1 nm ili manje u horizontalnoj preciznosti. Općenito, prilikom detaljnog skeniranja površine uzorka (XY osa), osa Z- kontrolirana povratnom spregom o pomaku konzole ostaje fiksna i nepromijenjena. Vrijednosti ose Z- koje daju povratnu informaciju o odzivu skeniranja unose se u računar radi obrade, što rezultira slikom posmatranja (3D slikom) površine uzorka.
Karakteristike mikroskopije atomske sile
1. Mogućnost visoke{1}}razlučivosti daleko nadmašuje sposobnost skenirajućih elektronskih mikroskopa (SEM) i optičkih mjerača hrapavosti. Trodimenzionalni podaci na površini uzorka ispunjavaju sve mikroskopske zahtjeve istraživanja, proizvodnje i inspekcije kvaliteta.
2. Nedestruktivna, sila interakcije između sonde i površine uzorka je ispod 10-8N, što je mnogo niže od pritiska tradicionalnih mjerača hrapavosti igle. Stoga neće oštetiti uzorak i ne postoji problem oštećenja elektronskim snopom kod skenirajuće elektronske mikroskopije. Uz to, skenirajuća elektronska mikroskopija zahtijeva tretman premaza na neprovodnim uzorcima, dok mikroskopija atomske sile ne.
3. Ima širok spektar primjena i može se koristiti za promatranje površine, mjerenje veličine, mjerenje hrapavosti površine, analizu veličine čestica, statističku obradu izbočina i udubljenja, procjenu uvjeta formiranja filma, mjerenje koraka veličine zaštitnih slojeva, procjenu ravnosti međuslojnih izolacijskih filmova, evaluaciju VCD premaza, procjenu procesa obrade trenja, procesa obrade defekta, filmova za analizu itd.
4. Softver ima snažne mogućnosti obrade, a veličina prikaza 3D slike, ugao gledanja, boja prikaza i sjaj mogu se slobodno podesiti. Mogu se odabrati mreža, konturne linije i prikazi linija. Makro upravljanje obradom slike, analiza oblika i hrapavosti poprečnog presjeka, analiza morfologije i druge funkcije.
