Aatomjõumikroskoopia tööpõhimõte ja selle rakendused
Aatomjõumikroskoop on skaneeriva sondiga mikroskoop, mis on välja töötatud skaneeriva tunnelmikroskoobi põhiprintsiibil. Aatomjõumikroskoopia esilekerkimine on kahtlemata mänginud nanotehnoloogia arengus juhtivat rolli. Skaneeriva sondi mikroskoopia, mida esindab aatomjõumikroskoopia, on üldnimetus mikroskoopide seeria kohta, mis kasutavad proovi pinna skaneerimiseks väikest sondi, pakkudes seega suure suurendusega vaatlusi. AFM-skaneeringud annavad teavet erinevat tüüpi proovide pinna oleku kohta. Võrreldes tavaliste mikroskoopidega on AFM-i eeliseks see, et seda saab kasutada proovi pinna vaatlemiseks suure suurendusega atmosfääritingimustes ja seda saab kasutada peaaegu kõigi proovide jaoks (teatud pinnaviimistluse nõuetega), ilma et oleks vaja mingeid vahendeid. muu proovi ettevalmistamine proovipinna kolmemõõtmelise topograafilise kujutise saamiseks. Skannitud 3D-pilti saab kasutada kareduse, paksuse, astme laiuse, kasti joonise või granulaarsuse analüüsiks.
Aatomjõumikroskoopia abil saab uurida paljusid proove, pakkudes andmeid pinnauuringuteks ja tootmiskontrolliks või protsesside arendamiseks, mida tavapärased skaneerivad pinnakareduse mõõturid ja elektronmikroskoobid pakkuda ei suuda.
Põhiprintsiip
Aatomjõumikroskoopia kasutab pinna topograafia mõõtmiseks uuritava proovi pinna ja peene sondi otsa vahelist interaktsioonijõudu (aatomjõudu).
Sondi ots on väikesel bremsstrahlung-konsoolil ja kui sond puudutab proovi pinda, tuvastatakse tekkiv interaktsioon konsooli läbipainde kujul. Proovipinna ja sondi vaheline kaugus on väiksem kui 3-4 nm ja nende vahel tuvastatud jõud on väiksem kui 10-8 N. Laserdioodi valgus keskendub konsooli tagaküljele. Kui konsool jõu mõjul paindub, suunatakse peegeldunud valgus kõrvale, kasutades bititundlikku fotodetektori läbipaindenurka. Seejärel töödeldakse kogutud andmeid arvutiga, et saada proovipinnast kolmemõõtmeline kujutis.
Täielik konsoolsond, mis asetatakse proovi pinnale piesoelektrilise skanneri juhtimise all, skaneeritakse kolmes suunas sammuga 0,1 nm või vähem täpsuse tasemel. Üldiselt hoitakse konsooli nihkumist fikseerituna tagasiside juhtseadme Z-telje toimel, kui proovi pinda pühitakse üksikasjalikult (XY-telg). Vastuseks skaneerimisele sisestatakse arvutitöötlusse tagasiside Z-telje väärtus, mille tulemuseks on proovi pinna kujutise (3D-kujutise) vaatlemine.
Aatomijõumikroskoobi omadused
1. Kõrge lahutusvõime ületab palju skaneeriva elektronmikroskoobi (SEM) ja ka optilise kareduse mõõtmise seadme. Kolmemõõtmelised andmed proovi pinnale, et täita teadusuuringute, tootmise, kvaliteedikontrolli üha mikroskoopilisemaid nõudeid.
2. Mittepurustav, sondi ja proovi pinna vastasmõju jõud on 10-8N või vähem, palju väiksem kui eelmise pliiatsi kareduse mõõtmise instrumendi rõhk, nii et proov ei kahjustata ega skaneeriva elektronmikroskoobi elektronkiirt kahju. Lisaks nõuab skaneeriv elektronmikroskoop mittejuhtivate proovide katmist, samas kui aatomjõumikroskoopi pole vaja.
3. Lai valik rakendusi, saab kasutada pinna vaatlemiseks, suuruse määramiseks, pinna kareduse määramiseks, granulaarsuse analüüsiks, statistilise töötlemise eendite ja süvendite määramiseks, kile moodustamise tingimuste hindamiseks, kaitsekihi suuruse määramiseks. etapp, kihtidevahelise isolatsioonikile tasasuse hindamine, VCD-katte hindamine, suunatud kileprotsessi hõõrdetöötluse hindamine, defektide analüüs.
4. Tugevad tarkvaratöötlusfunktsioonid, selle kolmemõõtmeline pilt kuvab selle suurust, vaatenurka, ekraani värvi, läiget saab vabalt seadistada. Ja saab valida võrgu, kontuuri, joone kuva. Pilditöötluse makrohaldus, lõike kuju ja kareduse analüüs, morfoloogiline analüüs ja muud funktsioonid.
