Atomkraftmikroskop och dess tillämpning
Atomic force microscope är ett scanning-sondmikroskop utvecklat från grundprincipen för scanning tunnelmikroskop. Framväxten av atomkraftmikroskopet har utan tvekan spelat en roll för att främja utvecklingen av nanoteknik. Skanningssondmikroskopet som representeras av atomkraftsmikroskopet är en allmän term för en serie mikroskop som använder en liten sond för att skanna på ytan av provet för att ge observation med hög förstoring. AFM-skanning kan ge information om yttillståndet för olika typer av prover. Jämfört med konventionella mikroskop är fördelen med atomkraftsmikroskopi att den kan observera provytan med hög förstoring under atmosfäriska förhållanden och kan användas för nästan alla prover (med vissa krav på ytfinish), utan annan provberedningsbehandling, provytan kan erhållas 3D-bild av . Den kan också utföra grovhetsberäkning, tjocklek, stegbredd, blockdiagram eller partikelstorleksanalys på den skannade 3D-topografibilden.
AFM kan detektera många prover och tillhandahålla data för ytforskning och produktionskontroll eller processutveckling, vilket inte kan tillhandahållas av konventionella mätare för avsökning av ytråhet och elektronmikroskop.
1. Grundläggande principer
Atomkraftsmikroskopet använder interaktionskraften (atomkraften) mellan detektionsprovets yta och den lilla sondspetsen för att mäta ytans topografi.
Sondspetsen är på en liten flexibel konsol, och när sonden vidrör provytan detekteras den resulterande interaktionen i form av konsolavböjning. Avståndet mellan provytan och sonden är mindre än 3-4nm, och kraften som detekteras mellan dem är mindre än 10-8N. Ljuset från en laserdiod fokuseras på baksidan av konsolen. När konsolen böjer sig under kraften avleds det reflekterade ljuset med hjälp av en lägeskänslig fotodetektoravböjningsvinkel. Sedan bearbetas den insamlade datan av dator för att erhålla en tredimensionell bild av provytan.
Den kompletta fribärande sonden placeras på ytan av provet som kontrolleras av den piezoelektriska skannern och skannas i tre riktningar med en stegbredd på 0.1nm eller mindre. Normalt förblir fribärarens förskjutningsåterkopplingskontrollerade Z-axel konstant medan detaljerad skanning (XY-axel) utförs på provytan. Z-axelvärdet som är återkopplingen av skanningssvaret matas in i datorn för bearbetning, och observationsbilden (3D-bild) av provytan erhålls.
För det andra egenskaperna hos atomkraftmikroskopet
1. Högupplösningsförmågan överstiger vida de hos svepelektronmikroskop (SEM) och optiska grovhetsmätare. Provytans tredimensionella data uppfyller de allt mer mikroskopiska kraven på forskning, produktion och kvalitetskontroll.
2. Icke-förstörande, interaktionskraften mellan sonden och provytan är mindre än 10-8N, vilket är mycket lägre än trycket från den tidigare pekpennan, så det kommer inte att skada provet, och det är inget problem med elektronstråleskador i svepelektronmikroskopet. Dessutom kräver svepelektronmikroskopi beläggning av icke-ledande prover, medan atomkraftsmikroskopi inte gör det.
3. Den kan användas i ett brett spektrum av applikationer, såsom ytobservation, storleksmätning, ytråhetsmätning, partikelstorleksanalys, statistisk bearbetning av utsprång och gropar, utvärdering av filmbildningsförhållanden, mätning av skyddsskiktets storlekssteg, planhet utvärdering av mellanskiktsisoleringsfilmer, VCD-beläggningsutvärdering, utvärdering av friktionsbehandlingsprocess av orienterad film, defektanalys, etc.
4. Programvaran har starka bearbetningsfunktioner och dess tredimensionella bildvisningsstorlek, betraktningsvinkel, displayfärg och glans kan ställas in fritt. Och kan välja nätverk, konturlinje, linjevisning. Makrohantering av bildbehandling, tvärsnittsform- och grovhetsanalys, topografianalys och andra funktioner.
