Принципът на работа и приложенията на атомно-силовите микроскопи
1, Основни принципи
Микроскопията с атомна сила използва силата на взаимодействие (атомна сила) между повърхността на пробата и върха на фината сонда за измерване на повърхностната морфология.
Върхът на сондата е върху малка гъвкава конзола и взаимодействието, генерирано при контакт на сондата с повърхността на пробата, се открива под формата на отклонение на конзолата. Разстоянието между повърхността на пробата и сондата е по-малко от 3-4nm, а силата, открита между тях, е по-малка от 10-8N. Светлината от лазерния диод се фокусира върху гърба на конзолата. Когато конзолата се огъва под действието на сила, отразената светлина се отклонява и се използва позиционно чувствителен фотодетектор за отклоняване на ъгъла. След това събраните данни се обработват от компютър, за да се получи триизмерно изображение на повърхността на пробата.
Пълна конзолна сонда се поставя върху повърхността на пробата, контролирана от пиезоелектричен скенер и сканирана в три посоки с ширина на стъпката от 0,1 nm или по-малко с хоризонтална точност. Обикновено при подробно сканиране на повърхността на пробата (ос XY), оста Z-, контролирана от обратната връзка за изместване на конзолата, остава фиксирана и непроменена. Стойностите на оста Z-, които осигуряват обратна връзка за реакцията на сканиране, се въвеждат в компютъра за обработка, което води до изображение за наблюдение (3D изображение) на повърхността на пробата.
Характеристики на атомно-силовата микроскопия
1. Високата -способност за разделителна способност далеч надхвърля тази на сканиращите електронни микроскопи (SEM) и оптичните измерватели на грапавост. Три{3}}измерните данни на повърхността на пробата отговарят на все по-микроскопичните изисквания на изследванията, производството и проверката на качеството.
2. Без разрушаване, силата на взаимодействие между сондата и повърхността на пробата е под 10-8N, което е много по-ниско от налягането на традиционните измерватели на грапавостта на иглата. Следователно няма да повреди пробата и няма проблем с увреждането на електронния лъч при сканираща електронна микроскопия. В допълнение, сканиращата електронна микроскопия изисква третиране на покритие върху непроводими проби, докато атомно-силовата микроскопия не изисква.
3. Има широк спектър от приложения и може да се използва за наблюдение на повърхността, измерване на размера, измерване на грапавостта на повърхността, анализ на размера на частиците, статистическа обработка на издатини и ями, оценка на условията за образуване на филм, измерване на стъпка на размера на защитни слоеве, оценка на плоскостта на междинни слоеве изолационни филми, оценка на VCD покритие, оценка на процеса на третиране чрез триене на ориентирани филми, анализ на дефекти и др.
4. Софтуерът има силни възможности за обработка и размерът на дисплея на 3D изображението, ъгълът на гледане, цветът на дисплея и гланцът могат да бъдат свободно задавани. И могат да бъдат избрани мрежа, контурни линии и линейни дисплеи. Макро управление на обработката на изображения, анализ на формата и грапавостта на напречното-сечение, морфологичен анализ и други функции.
