Принцип на работа на атомно-силовата микроскопия и нейните приложения
Микроскопът с атомна сила е сканиращ сондов микроскоп, разработен на основния принцип на сканиращия тунелен микроскоп. Появата на атомно-силовата микроскопия несъмнено е изиграла движеща роля в развитието на нанотехнологиите. Микроскопията със сканираща сонда, представена от атомно-силова микроскопия, е общ термин за поредица от микроскопи, които използват малка сонда за сканиране върху повърхността на проба, като по този начин осигуряват наблюдения с голямо увеличение. AFM сканирането предоставя информация за състоянието на повърхността на различни видове проби. В сравнение с конвенционалните микроскопи, предимството на AFM е, че може да се използва за наблюдение на повърхността на проба при голямо увеличение при атмосферни условия и може да се използва за почти всички проби (с определени изисквания за повърхностно покритие), без да е необходимо каквото и да е друга подготовка на пробата за получаване на триизмерно топографско изображение на повърхността на пробата. Сканираното 3D изображение може да се използва за изчисляване на грапавостта, дебелината, ширината на стъпката, графика в кутия или анализ на детайлността.
Микроскопията с атомна сила може да изследва много проби, предоставяйки данни за повърхностни изследвания и производствен контрол или развитие на процеса, които конвенционалните сканиращи повърхностни измерватели на грапавостта и електронните микроскопи не могат да предоставят.
Основен принцип
Микроскопията с атомна сила използва силата на взаимодействие (атомна сила) между повърхността на тестовата проба и финия връх на сондата за измерване на топографията на повърхността.
Върхът на сондата е върху малка спирачна конзола и когато сондата докосне повърхността на пробата, полученото взаимодействие се открива под формата на отклонение на конзолата. Разстоянието между повърхността на пробата и сондата е по-малко от 3-4 nm, а силата, открита между тях, по-малка от 10-8 N. Светлината от лазерния диод се фокусира върху задната страна на конзолата. Тъй като конзолата се огъва под силата, отразената светлина се отклонява, като се използва чувствителен към битове ъгъл на отклонение на фотодетектора. След това събраните данни се обработват от компютър, за да се получи триизмерно изображение на повърхността на пробата.
Пълна конзолна сонда, поставена върху повърхността на пробата под контрола на пиезоелектричен скенер, се сканира в три посоки на стъпки от 0.1 nm или по-малко при ниво на точност. Обикновено изместването на конзолата се поддържа фиксирано под действието на оста Z на контрола на обратната връзка, докато повърхността на пробата се измита в детайли (ос XY). В отговор на сканирането стойността на обратната връзка по Z-ос се въвежда в компютърната обработка, което води до наблюдение на образа на повърхността на пробата (3D изображение).
Характеристики на атомно-силовия микроскоп
1. Възможността за висока разделителна способност далеч надхвърля сканиращия електронен микроскоп (SEM), както и инструмента за оптична грапавост. Триизмерни данни върху повърхността на пробата, за да отговарят на изискванията за изследване, производство, проверка на качеството все по-микроскопични.
2. Недеструктивна сила на взаимодействие на повърхността на сондата и пробата от 10-8N или по-малко, много по-малко от предишното налягане на инструмента за грапавост на иглата, така че няма да има повреда на пробата, няма електронен лъч на сканиращ електронен микроскоп щета. В допълнение, сканиращият електронен микроскоп изисква непроводими проби да бъдат покрити, докато атомно-силовият микроскоп не е необходим.
3. Широка гама от приложения, може да се използва за наблюдение на повърхността, определяне на размера, определяне на грапавостта на повърхността, анализ на грануларността, изпъкналости и ями на статистическата обработка, оценка на условията за образуване на филм, размера на защитния слой за определяне на стъпка, оценка на плоскостта на междинния слой на изолационния филм, оценка на VCD покритието, оценка на обработката с триене на процеса на насочен филм, анализ на дефектите.
4. Силни функции за обработка на софтуера, неговият триизмерен дисплей на изображението, неговият размер, ъгъл на гледане, цвят на дисплея, гланц могат да бъдат свободно зададени. И може да избира мрежата, контура, линейния дисплей. Макро управление на обработката на изображения, формата на сечението и анализ на грапавостта, морфологичен анализ и други функции.
