Atomic Force-mikroskoper og deres anvendelser
Atomic force mikroskop er et skanningsprobemikroskop utviklet basert på de grunnleggende prinsippene for skanningstunnelmikroskop. Fremveksten av atomkraftmikroskopi spilte utvilsomt en drivende rolle i utviklingen av nanoteknologi. Skanneprobemikroskopi, representert ved atomkraftmikroskopi, er en serie mikroskoper som bruker en liten sonde til å skanne overflaten av en prøve, og gir observasjon med høy forstørrelse. Skanning med atomkraftmikroskopi kan gi informasjon om overflatetilstand for ulike typer prøver. Sammenlignet med konvensjonelle mikroskoper er fordelen med atomkraftmikroskopi at den kan observere overflaten av prøver ved høy forstørrelse under atmosfæriske forhold, og kan brukes for nesten alle prøver (med visse krav til overflateglatthet), uten behov for andre prøveforberedende behandlinger, for å få tre-dimensjonale morfologibilder av prøveoverflaten. Og den kan utføre grovhetsberegning, tykkelse, trinnbredde, blokkdiagram eller partikkelstørrelsesanalyse på det tre-dimensjonale morfologibildet oppnådd fra skanning.
Atomkraftmikroskopi kan oppdage mange prøver, gi data for overflateforskning og produksjonskontroll eller prosessutvikling, som ikke kan leveres av konvensjonelle skanneoverflateruhetsmålere og elektronmikroskoper.
1, Grunnleggende prinsipper
Atomkraftmikroskopi bruker interaksjonskraften (atomkraften) mellom overflaten av en prøve og spissen av en fin sonde for å måle overflatemorfologien.
Probespissen er på en liten fleksibel cantilever, og interaksjonen som genereres når sonden kommer i kontakt med prøveoverflaten, oppdages i form av cantilever-avbøyning. Avstanden mellom prøveoverflaten og sonden er mindre enn 3-4nm, og kraften som detekteres mellom dem er mindre enn 10-8N. Lyset fra laserdioden er fokusert på baksiden av utkrageren. Når utkrageren bøyer seg under påvirkning av kraft, avledes det reflekterte lyset, og en posisjonssensitiv fotodetektor brukes til å avlede vinkelen. Deretter blir de innsamlede dataene behandlet av en datamaskin for å oppnå et tredimensjonalt bilde av prøveoverflaten.
En komplett cantilever-sonde plasseres på overflaten av prøven kontrollert av en piezoelektrisk skanner og skannes i tre retninger med en trinnbredde på 0,1 nm eller mindre i horisontal nøyaktighet. Vanligvis, når du skanner prøveoverflaten i detalj (XY-aksen), forblir Z--aksen kontrollert av forskyvningstilbakemeldingen til utkragingen fast og uendret. Z--akseverdiene som gir tilbakemelding på skanneresponsen, legges inn i datamaskinen for behandling, noe som resulterer i et observasjonsbilde (3D-bilde) av prøveoverflaten.
