Aatomijõumikroskoopide tööpõhimõte ja rakendused
Aatomjõumikroskoop on skaneeriva sondiga mikroskoop, mis on välja töötatud skaneeriva tunnelmikroskoobi põhiprintsiipide alusel. Aatomjõumikroskoopia tekkimine mängis nanotehnoloogia arengus kahtlemata juhtivat rolli. Skaneeriva sondi mikroskoopia, mida esindab aatomjõumikroskoopia, on seeria mikroskoope, mis kasutavad proovi pinna skaneerimiseks väikest sondi, pakkudes suure suurendusega vaatlust. Aatomjõu mikroskoopia skaneerimine võib anda teavet erinevat tüüpi proovide pinna oleku kohta. Võrreldes tavaliste mikroskoopidega on aatomjõumikroskoopia eeliseks see, et sellega saab vaadelda proovide pinda suure suurendusega atmosfääritingimustes ja seda saab kasutada peaaegu kõigi proovide jaoks (teatud pinna sileduse nõuetega), ilma et oleks vaja muid proovide ettevalmistamise protseduure, et saada proovi pinnast kolmemõõtmelised morfoloogilised kujutised. Ja see võib teostada skaneerimisel saadud kolmemõõtmelise morfoloogilise kujutise kareduse, paksuse, astme laiuse, plokkdiagrammi või osakeste suuruse analüüsi.
Aatomjõumikroskoopia abil saab tuvastada palju proove, anda andmeid pinnauuringuteks ja tootmisjuhtimiseks või protsesside arendamiseks, mida ei suuda anda tavapärased skaneerivad pinnakareduse mõõtjad ja elektronmikroskoobid.
1, Põhiprintsiibid
Aatomjõumikroskoopia kasutab pinna morfoloogia mõõtmiseks proovi pinna ja peene sondi otsa vahelist interaktsioonijõudu (aatomjõudu).
Sondi ots on väikesel painduval konsoolil ja sondi kokkupuutel proovipinnaga tekkiv interaktsioon tuvastatakse konsooli läbipainde kujul. Proovipinna ja sondi vaheline kaugus on alla 3-4 nm ja nende vahel tuvastatav jõud on väiksem kui 10-8N. Laserdioodi valgus keskendub konsooli tagaküljele. Kui konsool jõu mõjul paindub, suunatakse peegeldunud valgus kõrvale ja nurga kõrvalekaldumiseks kasutatakse asenditundlikku fotodetektorit. Seejärel töödeldakse kogutud andmeid arvutiga, et saada proovipinnast kolmemõõtmeline kujutis.
Täielik konsoolsond asetatakse piesoelektrilise skanneriga juhitava proovi pinnale ja skaneeritakse kolmes suunas sammu laiusega 0,1 nm või vähem horisontaalse täpsusega. Üldiselt jääb proovi pinna üksikasjalikul skaneerimisel (XY-telg) konsooli nihke tagasisidega juhitav Z-telg fikseerituks ja muutumatuks. Z-telje väärtused, mis annavad tagasisidet skaneerimise vastuse kohta, sisestatakse arvutisse töötlemiseks, mille tulemuseks on proovipinna vaatluspilt (3D-kujutis).
