Atomkraftmikroskop og dets anvendelse
Atomic force mikroskop er et scanning probe mikroskop udviklet ud fra det grundlæggende princip om scanning tunneling mikroskop. Fremkomsten af atomkraftmikroskopet har uden tvivl spillet en rolle i at fremme udviklingen af nanoteknologi. Scanningprobemikroskopet repræsenteret af atomkraftmikroskopet er en generel betegnelse for en række mikroskoper, der bruger en lille sonde til at scanne på overfladen af prøven for at give observation med høj forstørrelse. AFM-scanning kan give information om overfladetilstanden af forskellige typer prøver. Sammenlignet med konventionelle mikroskoper er fordelen ved atomkraftmikroskopi, at den kan observere prøveoverfladen ved høj forstørrelse under atmosfæriske forhold og kan bruges til næsten alle prøver (med visse krav til overfladefinish), uden anden prøveforberedelsesbehandling. prøveoverfladen kan fås 3D-billede af . Den kan også udføre ruhedsberegning, tykkelse, trinbredde, blokdiagram eller partikelstørrelsesanalyse på det scannede 3D-topografibillede.
AFM kan detektere mange prøver og levere data til overfladeforskning og produktionskontrol eller procesudvikling, som ikke kan leveres af konventionelle scanningsoverfladeruhedsmålere og elektronmikroskoper.
1. Grundlæggende principper
Atomkraftmikroskopet bruger interaktionskraften (atomkraften) mellem detektionsprøveoverfladen og den lille sondespids til at måle overfladens topografi.
Probespidsen er på en lille fleksibel cantilever, og når proben rører prøveoverfladen, detekteres den resulterende interaktion i form af cantilever-afbøjning. Afstanden mellem prøveoverfladen og sonden er mindre end 3-4nm, og den detekterede kraft mellem dem er mindre end 10-8N. Lyset fra en laserdiode er fokuseret på bagsiden af cantileveren. Når cantileveren bøjer under kraften, afbøjes det reflekterede lys ved hjælp af en positionsfølsom fotodetektor afbøjningsvinkel. Derefter behandles de indsamlede data af computeren for at opnå et tredimensionelt billede af prøveoverfladen.
Den komplette cantilever-probe placeres på overfladen af prøven styret af den piezoelektriske scanner og scannes i tre retninger med en trinbredde på 0.1nm eller mindre. Typisk forbliver cantileverens forskydningsfeedback-kontrollerede Z-akse konstant, mens detaljeret scanning (XY-akse) udføres på prøveoverfladen. Z-akseværdien, som er tilbagekoblingen af scanningssvaret, indlæses i computeren til behandling, og observationsbilledet (3D-billede) af prøveoverfladen opnås.
For det andet egenskaberne ved atomkraftmikroskopet
1. Høj opløsning kapaciteter langt overgår scanning elektronmikroskoper (SEM) og optiske ruhedsmålere. De tredimensionelle data på prøveoverfladen opfylder de stadig mere mikroskopiske krav til forskning, produktion og kvalitetsinspektion.
2. Ikke-destruktiv, interaktionskraften mellem sonden og prøveoverfladen er mindre end 10-8N, hvilket er meget lavere end trykket fra den forrige stylusruhedsmåler, så det vil ikke beskadige prøven, og der er der ikke noget problem med elektronstråleskader i scanningselektronmikroskopet. Derudover kræver scanningselektronmikroskopi belægning af ikke-ledende prøver, mens atomkraftmikroskopi ikke gør.
3. Det kan bruges i en lang række applikationer, såsom overfladeobservation, størrelsesmåling, overfladeruhedsmåling, partikelstørrelsesanalyse, statistisk behandling af fremspring og gruber, evaluering af filmdannelsesforhold, måling af beskyttelseslags størrelsestrin, fladhed evaluering af mellemlagsisoleringsfilm, VCD Coating-evaluering, evaluering af friktionsbehandlingsproces af orienteret film, defektanalyse mv.
4. Softwaren har stærke behandlingsfunktioner, og dens tredimensionelle billedvisningsstørrelse, betragtningsvinkel, skærmfarve og glans kan indstilles frit. Og kan vælge netværk, konturlinje, linjevisning. Makrostyring af billedbehandling, tværsnitsform- og ruhedsanalyse, topografianalyse og andre funktioner.
