Arbejdsprincippet for atomkraftmikroskopi og dets anvendelser
Atomic force mikroskop er et scanning probe mikroskop udviklet efter det grundlæggende princip om scanning tunneling mikroskop. Fremkomsten af atomkraftmikroskopi har uden tvivl spillet en drivende rolle i udviklingen af nanoteknologi. Scanning sondemikroskopi, repræsenteret ved atomkraftmikroskopi, er en generel betegnelse for en række mikroskoper, der bruger en lille sonde til at scanne over overfladen af en prøve, hvilket giver observationer med høj forstørrelse. AFM-scanninger giver information om overfladetilstanden af forskellige typer prøver. Sammenlignet med konventionelle mikroskoper er fordelen ved AFM, at den kan bruges til at observere overfladen af en prøve ved høj forstørrelse under atmosfæriske forhold, og kan bruges til næsten alle prøver (med visse krav til overfladefinish) uden behov for evt. anden prøveforberedelse for at opnå et tredimensionelt topografisk billede af prøveoverfladen. Det scannede 3D-billede kan bruges til ruhedsberegning, tykkelse, trinbredde, boksplot eller granularitetsanalyse.
Atomkraftmikroskopi kan undersøge mange prøver og levere data til overfladeundersøgelser og produktionskontrol eller procesudvikling, som konventionelle scanningsoverfladeruhedsmålere og elektronmikroskoper ikke kan levere.
Grundprincip
Atomkraftmikroskopi bruger interaktionskraften (atomkraften) mellem overfladen af testprøven og en fin sondespids til at måle overfladetopografien.
Probespidsen er på en lille bremsstrahlung cantilever, og når sonden rører prøveoverfladen, detekteres den resulterende interaktion i form af cantilever-afbøjning. Afstanden mellem prøveoverfladen og sonden er mindre end 3-4 nm, og kraften, der detekteres mellem dem, er mindre end 10-8 N. Lyset fra laserdioden fokuseres på bagsiden af cantileveren. Når cantileveren bøjer sig under kraften, afbøjes det reflekterede lys ved hjælp af en bitfølsom fotodetektorafbøjningsvinkel. De indsamlede data behandles derefter af en computer for at opnå et tredimensionelt billede af prøveoverfladen.
En komplet cantilever-sonde, placeret på prøveoverfladen under styring af en piezoelektrisk scanner, scannes i tre retninger i trin på 0.1 nm eller mindre med et nøjagtighedsniveau. Generelt holdes forskydningen af cantileveren fast under påvirkning af Z-aksen af feedbackkontrollen, når prøveoverfladen fejes i detaljer (XY-aksen). Som svar på scanningen er tilbagekoblingsværdien for Z-aksen indlæst i computerbehandlingen, hvilket resulterer i observation af prøveoverfladebilledet (3D-billede).
Funktioner af Atomic Force Microscope
1. Høj opløsningsevne overstiger langt scanningselektronmikroskopet (SEM) såvel som instrumentet for optisk ruhed. Tredimensionelle data på prøveoverfladen for at opfylde kravene til forskning, produktion, kvalitetsinspektion mere og mere mikroskopisk.
2. Ikke-destruktiv, probe- og prøveoverfladeinteraktionskraft på 10-8N eller mindre, langt mindre end det tidligere instrumenttryk med pennens ruhed, så der vil ikke være nogen skade på prøven, der er ingen scanningselektronmikroskop-elektronstråle skade. Derudover kræver scanningselektronmikroskopet, at ikke-ledende prøver skal coates, mens atomkraftmikroskopet ikke er påkrævet.
3. En bred vifte af applikationer, kan bruges til overfladeobservation, størrelsesbestemmelse, overfladeruhedsbestemmelse, granularitetsanalyse, fremspring og fordybninger af den statistiske behandling, evaluering af filmdannende forhold, størrelsen af det beskyttende lag til bestemmelse af trin, evaluering af fladheden af mellemlaget isolerende film, evaluering af VCD-belægning, evaluering af friktionsbehandling af retningsbestemt filmproces, defektanalyse.
4. Stærke softwarebehandlingsfunktioner, dets tredimensionelle billede viser størrelse, betragtningsvinkel, displayfarve, glans kan frit indstilles. Og kan vælge netværk, kontur, linjevisning. Makrostyring af billedbehandling, snitformen og ruhedsanalyse, morfologisk analyse og andre funktioner.
