Princíp činnosti a aplikácie mikroskopov atómových síl
1, Základné princípy
Mikroskopia atómovej sily využíva na meranie morfológie povrchu interakčnú silu (atómovú silu) medzi povrchom vzorky a špičkou jemnej sondy.
Špička sondy je na malom flexibilnom konzole a interakcia generovaná pri kontakte sondy s povrchom vzorky sa deteguje vo forme vychýlenia konzoly. Vzdialenosť medzi povrchom vzorky a sondou je menšia ako 3-4nm a sila zistená medzi nimi je menšia ako 10-8N. Svetlo z laserovej diódy je zaostrené na zadnú stranu konzoly. Keď sa konzola ohne pôsobením sily, odrazené svetlo sa odkloní a na vychýlenie uhla sa použije fotodetektor citlivý na polohu. Potom zozbierané údaje spracuje počítač, aby sa získal trojrozmerný obraz povrchu vzorky.
Kompletná konzolová sonda je umiestnená na povrch vzorky riadená piezoelektrickým skenerom a skenovaná v troch smeroch so šírkou kroku 0,1 nm alebo menšou v horizontálnej presnosti. Vo všeobecnosti, pri detailnom skenovaní povrchu vzorky (os XY), os Z- riadená spätnou väzbou posunutia konzoly zostáva pevná a nezmenená. Hodnoty osi Z, ktoré poskytujú spätnú väzbu o odozve skenovania, sa vkladajú do počítača na spracovanie, výsledkom čoho je pozorovaný obraz (3D obraz) povrchu vzorky.
Charakteristika mikroskopie atómových síl
1. Schopnosť vysokého-rozlíšenia ďaleko prevyšuje skenovacie elektrónové mikroskopy (SEM) a merače optickej drsnosti. Troj-rozmerné údaje na povrchu vzorky spĺňajú čoraz mikroskopickejšie požiadavky výskumu, výroby a kontroly kvality.
2. Nedeštruktívne, interakčná sila medzi sondou a povrchom vzorky je pod 10-8N, čo je oveľa menej ako tlak tradičných meračov drsnosti hrotu. Preto nepoškodí vzorku a pri skenovacej elektrónovej mikroskopii nevzniká problém s poškodením elektrónovým lúčom. Okrem toho rastrovacia elektrónová mikroskopia vyžaduje povrchovú úpravu na nevodivých vzorkách, zatiaľ čo mikroskopia atómovej sily nie.
3. Má široké uplatnenie a možno ho použiť na pozorovanie povrchu, meranie veľkosti, meranie drsnosti povrchu, analýzu veľkosti častíc, štatistické spracovanie výstupkov a jamiek, vyhodnocovanie podmienok tvorby filmu, meranie veľkostných krokov ochranných vrstiev, hodnotenie rovinnosti medzivrstvových izolačných fólií, hodnotenie VCD povlaku, hodnotenie procesu trecej úpravy orientovaných fólií, analýzu defektov atď.
4. Softvér má silné možnosti spracovania a veľkosť zobrazenia 3D obrazu, pozorovací uhol, farbu displeja a lesk možno ľubovoľne nastaviť. A je možné zvoliť zobrazenie siete, vrstevníc a čiar. Makromanažment spracovania obrazu, analýza prierezu-tvaru a drsnosti, morfologická analýza a ďalšie funkcie.
