Aatomijõumikroskoopide tööpõhimõte ja rakendused
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).
Aatomjõudude mikroskoopia omadused
1. Kõrge-eraldusvõime ületab tunduvalt skaneerivate elektronmikroskoopide (SEM) ja optilise kareduse mõõtjate oma. Proovi pinnal olevad kolmemõõtmelised andmed vastavad üha mikroskoopilisemaks muutuvatele uurimis-, tootmis- ja kvaliteedikontrolli nõuetele.
2. Mittepurustav, sondi ja proovipinna vaheline interaktsioonijõud on alla 10-8N, mis on palju madalam kui traditsiooniliste pliiatsi kareduse mõõtjate rõhk. Seetõttu ei kahjusta see proovi ja skaneeriva elektronmikroskoopia puhul pole elektronkiire kahjustamise probleemi. Lisaks nõuab skaneeriv elektronmikroskoopia mittejuhtivate proovide katmist, aatomjõumikroskoopia aga mitte.
3. Sellel on lai valik rakendusi ja seda saab kasutada pinna vaatlemiseks, suuruse mõõtmiseks, pinna kareduse mõõtmiseks, osakeste suuruse analüüsiks, eendite ja süvendite statistiliseks töötlemiseks, kile moodustumise tingimuste hindamiseks, kaitsekihtide suuruse mõõtmiseks, vahekihtide isolatsioonikilede tasasuse hindamiseks, VCD-katte hindamiseks, orienteeritud kilede hõõrdetöötlusprotsessi hindamiseks, defektide analüüsiks jne.
4. Tarkvaral on tugevad töötlemisvõimalused ning selle 3D-kujutise kuva suurust, vaatenurka, ekraani värvi ja läiget saab vabalt seadistada. Ja valida saab võrku, kontuurjooni ja joonte kuvasid. Pilditöötluse makrohaldus, ristlõike kuju ja kareduse analüüs, morfoloogia analüüs ja muud funktsioonid.
