Arbeidsprinsipp for atomkraftmikroskopi og dens anvendelser
Atomic force microscope er et skanningsprobemikroskop utviklet etter det grunnleggende prinsippet for skanningstunnelmikroskop. Fremveksten av atomkraftmikroskopi har utvilsomt spilt en drivende rolle i utviklingen av nanoteknologi. Skanneprobemikroskopi, representert ved atomkraftmikroskopi, er en generell betegnelse på en serie mikroskoper som bruker en liten sonde til å skanne over overflaten av en prøve, og gir dermed observasjoner med høy forstørrelse. AFM-skanninger gir informasjon om overflatetilstanden til ulike typer prøver. Sammenlignet med konvensjonelle mikroskoper er fordelen med AFM at den kan brukes til å observere overflaten til en prøve ved høy forstørrelse under atmosfæriske forhold, og kan brukes til nesten alle prøver (med visse krav til overflatefinish) uten behov for evt. annen prøvepreparering for å oppnå et tredimensjonalt topografisk bilde av prøveoverflaten. Det skannede 3D-bildet kan brukes til ruhetsberegning, tykkelse, trinnbredde, boksplott eller granularitetsanalyse.
Atomkraftmikroskopi kan undersøke mange prøver, og gi data for overflatestudier og produksjonskontroll eller prosessutvikling som konvensjonelle skanneoverflateruhetsmålere og elektronmikroskoper ikke kan gi.
Grunnleggende prinsipp
Atomkraftmikroskopi bruker interaksjonskraften (atomkraften) mellom overflaten av testprøven og en fin sondespiss for å måle overflatetopografien.
Probespissen er på en liten bremsstrahlung utkraging, og når sonden berører prøveoverflaten, oppdages den resulterende interaksjonen i form av utkragende avbøyning. Avstanden mellom prøveoverflaten og sonden er mindre enn 3-4 nm, og kraften detektert mellom dem, mindre enn 10-8 N. Lyset fra laserdioden fokuseres på baksiden av utkrageren. Når utkrageren bøyer seg under kraften, avledes det reflekterte lyset ved å bruke en bitsensitiv fotodetektoravbøyningsvinkel. De innsamlede dataene blir deretter behandlet av en datamaskin for å oppnå et tredimensjonalt bilde av prøveoverflaten.
En komplett cantilever-sonde, plassert på prøveoverflaten under kontroll av en piezoelektrisk skanner, skannes i tre retninger i trinn på 0.1 nm eller mindre med et nøyaktighetsnivå. Generelt holdes forskyvningen av utkrageren fast under påvirkning av Z-aksen til tilbakemeldingskontrollen når prøveoverflaten sveipes i detalj (XY-aksen). Som svar på skanningen blir tilbakemeldingsverdien for Z-aksen lagt inn i datamaskinbehandlingen, noe som resulterer i observasjon av prøveoverflatebildet (3D-bilde).
Funksjoner av Atomic Force Microscope
1. Høy oppløsningsevne overgår langt skanneelektronmikroskopet (SEM), så vel som instrumentet for optisk ruhet. Tredimensjonale data på prøveoverflaten for å møte kravene til forskning, produksjon, kvalitetsinspeksjon mer og mer mikroskopisk.
2. Ikke-destruktiv, interaksjonskraft mellom sonde og prøveoverflate på 10-8N eller mindre, langt mindre enn det forrige instrumenttrykket for pekepennens ruhet, så det vil ikke være noen skade på prøven, det er ingen skanningselektronmikroskop-elektronstråle skader. I tillegg krever skanningselektronmikroskopet at ikke-ledende prøver skal belegges, mens atomkraftmikroskopet ikke er nødvendig.
3. Et bredt spekter av bruksområder, kan brukes til overflateobservasjon, størrelsesbestemmelse, bestemmelse av overflateruhet, granularitetsanalyse, fremspring og groper i den statistiske behandlingen, evaluering av filmdannende forhold, størrelsen på det beskyttende laget for bestemmelse av trinn, evaluering av flathet i mellomlagsisolasjonsfilmen, evaluering av VCD-belegg, evaluering av friksjonsbehandling av retningsfilmprosess, defektanalyse.
4. Sterke programvarebehandlingsfunksjoner, dets tredimensjonale bilde viser størrelse, visningsvinkel, skjermfarge, glans kan stilles fritt. Og kan velge nettverk, kontur, linjevisning. Makrostyring av bildebehandling, snittets form og ruhetsanalyse, morfologisk analyse og andre funksjoner.
