Arbejdsprincippet og anvendelser af atomkraftmikroskoper
1, Grundlæggende principper
Atomkraftmikroskopi bruger interaktionskraften (atomkraften) mellem overfladen af en prøve og spidsen af en fin sonde til at måle overflademorfologien.
Probespidsen er på en lille fleksibel cantilever, og den interaktion, der genereres, når sonden kommer i kontakt med prøveoverfladen, detekteres 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 laserdioden fokuseres på bagsiden af cantileveren. Når cantileveren bøjer under påvirkning af kraft, afbøjes det reflekterede lys, og en positionsfølsom fotodetektor bruges til at afbøje vinklen. Derefter behandles de indsamlede data af en computer for at opnå et tredimensionelt billede af prøveoverfladen.
En komplet cantilever-sonde placeres på overfladen af prøven styret af en piezoelektrisk scanner og scannes i tre retninger med en trinbredde på 0,1 nm eller mindre i vandret nøjagtighed. Generelt, når prøveoverfladen scannes i detaljer (XY-aksen), forbliver Z--aksen, der styres af forskydningsfeedbacken fra cantileveren, fast og uændret. Z--akseværdierne, der giver feedback på scanningssvaret, indlæses i computeren til behandling, hvilket resulterer i et observationsbillede (3D-billede) af prøveoverfladen.
Karakteristika for atomkraftmikroskopi
1. Den høje-opløsningsevne overstiger langt den for scanningselektronmikroskoper (SEM) og optiske ruhedsmålere. De tre-dimensionelle data på overfladen af prøven opfylder de stadig mere mikroskopiske krav til forskning, produktion og kvalitetsinspektion.
2. Ikke-destruktiv, interaktionskraften mellem sonden og prøveoverfladen er under 10-8N, hvilket er meget lavere end trykket fra traditionelle stylus-ruhedsmålere. Derfor vil det ikke beskadige prøven, og der er intet elektronstråleskadeproblem ved scanningselektronmikroskopi. Derudover kræver scanningselektronmikroskopi belægningsbehandling på ikke-ledende prøver, mens atomkraftmikroskopi ikke gør.
3. Det har en bred vifte af applikationer og kan bruges til overfladeobservation, størrelsesmåling, overfladeruhedsmåling, partikelstørrelsesanalyse, statistisk bearbejdning af fremspring og fordybninger, evaluering af filmdannelsesforhold, størrelsestrinsmåling af beskyttende lag, fladhedsevaluering af mellemlagsisoleringsfilm, VCD-belægningsevaluering af friktionsfilm, vurderingsprocessanalyse af friktionsfilm, vurderingsprocessanalyse.
4. Softwaren har stærke behandlingsmuligheder, og dens 3D-billedvisningsstørrelse, betragtningsvinkel, skærmfarve og glans kan indstilles frit. Og netværk, konturlinjer og linjevisninger kan vælges. Makrostyring af billedbehandling, analyse af-tværsnitsform og ruhed, morfologianalyse og andre funktioner.
