Atomkraftmikroskop og dets anvendelse
Atomic force microscope er et skanningsprobemikroskop utviklet fra det grunnleggende prinsippet for skanningstunnelmikroskop. Fremveksten av atomkraftmikroskopet har utvilsomt spilt en rolle i å fremme utviklingen av nanoteknologi. Skanningsprobemikroskopet representert av atomkraftmikroskopet er en generell betegnelse for en serie mikroskoper som bruker en liten sonde til å skanne på overflaten av prøven for å gi observasjon med høy forstørrelse. AFM-skanning kan gi informasjon om overflatetilstanden til ulike typer prøver. Sammenlignet med konvensjonelle mikroskoper, er fordelen med atomkraftmikroskopi at den kan observere prøveoverflaten ved høy forstørrelse under atmosfæriske forhold, og kan brukes til nesten alle prøver (med visse krav til overflatefinish), uten annen prøveforberedelsesbehandling. prøveoverflaten kan fås 3D-bilde av . Den kan også utføre grovhetsberegning, tykkelse, trinnbredde, blokkdiagram eller partikkelstørrelsesanalyse på det skannede 3D-topografibildet.
AFM kan oppdage mange prøver og gi data for overflateforskning og produksjonskontroll eller prosessutvikling, som ikke kan leveres av konvensjonelle skanneoverflateruhetsmålere og elektronmikroskoper.
1. Grunnleggende prinsipper
Atomkraftmikroskopet bruker interaksjonskraften (atomkraften) mellom deteksjonsprøveoverflaten og den lille sondespissen for å måle overflatens topografi.
Probespissen er på en liten fleksibel cantilever, og når sonden berører prøveoverflaten, oppdages den resulterende interaksjonen i form av cantilever defleksjon. Avstanden mellom prøveoverflaten og sonden er mindre enn 3-4nm, og kraften detektert mellom dem er mindre enn 10-8N. Lyset fra en laserdiode er fokusert på baksiden av utkrageren. Når utkrageren bøyer seg under kraften, avledes det reflekterte lyset ved hjelp av en posisjonsfølsom fotodetektoravbøyningsvinkel. Deretter blir de innsamlede dataene behandlet av datamaskinen for å oppnå et tredimensjonalt bilde av prøveoverflaten.
Den komplette cantilever-sonden plasseres på overflaten av prøven kontrollert av den piezoelektriske skanneren og skannes i tre retninger med en trinnbredde på 0.1nm eller mindre. Vanligvis forblir utkragerens tilbakemeldingskontrollerte Z-akse konstant mens detaljert skanning (XY-aksen) utføres på prøveoverflaten. Z-akseverdien som er tilbakemeldingen til skanneresponsen blir lagt inn i datamaskinen for behandling, og observasjonsbildet (3D-bilde) av prøveoverflaten oppnås.
For det andre, egenskapene til atomkraftmikroskopet
1. Høyoppløsningsevner overgår langt de til skanningelektronmikroskoper (SEM) og optiske ruhetsmålere. De tredimensjonale dataene til prøveoverflaten oppfyller de stadig mer mikroskopiske kravene til forskning, produksjon og kvalitetsinspeksjon.
2. Ikke-destruktiv, interaksjonskraften mellom sonden og prøveoverflaten er mindre enn 10-8N, som er mye lavere enn trykket til forrige pekepennruhetsmåler, så det vil ikke skade prøven, og det er ikke noe problem med elektronstråleskade i skanningselektronmikroskopet. I tillegg krever skanningselektronmikroskopi belegg av ikke-ledende prøver, mens atomkraftmikroskopi ikke gjør det.
3. Den kan brukes i et bredt spekter av bruksområder, som overflateobservasjon, størrelsesmåling, overflateruhetsmåling, partikkelstørrelsesanalyse, statistisk prosessering av fremspring og groper, evaluering av filmdannelsesforhold, måling av beskyttende lagstørrelsestrinn, flathet evaluering av mellomlags isolasjonsfilmer, VCD Coating-evaluering, evaluering av friksjonsbehandlingsprosess av orientert film, defektanalyse, etc.
4. Programvaren har sterke prosesseringsfunksjoner, og dens tredimensjonale bildevisningsstørrelse, visningsvinkel, skjermfarge og glans kan stilles inn fritt. Og kan velge nettverk, konturlinje, linjevisning. Makrostyring av bildebehandling, tverrsnittsform- og ruhetsanalyse, topografianalyse og andre funksjoner.
