El principi de funcionament i les aplicacions dels microscopis de força atòmica
1, Principis bàsics
La microscòpia de força atòmica utilitza la força d'interacció (força atòmica) entre la superfície d'una mostra i la punta d'una sonda fina per mesurar la morfologia de la superfície.
La punta de la sonda es troba en un petit voladís flexible i la interacció generada quan la sonda entra en contacte amb la superfície de la mostra es detecta en forma de desviació del voladís. La distància entre la superfície de la mostra i la sonda és inferior a 3-4nm i la força detectada entre elles és inferior a 10-8N. La llum del díode làser es centra a la part posterior del voladís. Quan el voladís es doblega sota l'acció de la força, la llum reflectida es desvia i s'utilitza un fotodetector sensible a la posició per desviar l'angle. A continuació, les dades recollides són processades per un ordinador per obtenir una imatge tridimensional de la superfície de la mostra.
Es col·loca una sonda en voladís completa a la superfície de la mostra controlada per un escàner piezoelèctric i s'escaneja en tres direccions amb una amplada de pas de 0,1 nm o menys en precisió horitzontal. En general, quan s'escaneja la superfície de la mostra en detall (eix XY), l'eix Z-controlat per la retroalimentació de desplaçament del voladís roman fix i sense canvis. Els valors de l'eix Z-que proporcionen retroalimentació sobre la resposta d'escaneig s'introdueixen a l'ordinador per al seu processament, donant lloc a una imatge d'observació (imatge 3D) de la superfície de la mostra.
Característiques de la microscòpia de força atòmica
1. La capacitat d'alta-resolució supera amb escreix la dels microscopis electrònics d'escaneig (SEM) i els mesuradors de rugositat òptica. Les dades-tridimensionals de la superfície de la mostra compleixen els requisits cada cop més microscòpics de la investigació, la producció i la inspecció de qualitat.
2. No destructiva, la força d'interacció entre la sonda i la superfície de la mostra és inferior a 10-8N, que és molt inferior a la pressió dels mesuradors de rugositat tradicionals de llapis. Per tant, no danyarà la mostra i no hi ha cap problema de dany al feix d'electrons de la microscòpia electrònica d'escaneig. A més, la microscòpia electrònica d'escaneig requereix un tractament de recobriment en mostres no conductores, mentre que la microscòpia de força atòmica no.
3. Té una àmplia gamma d'aplicacions i es pot utilitzar per a l'observació de superfícies, mesurament de la mida, mesurament de la rugositat de la superfície, anàlisi de la mida de partícules, processament estadístic de protuberàncies i fosses, avaluació de condicions de formació de pel·lícules, mesura de pas de mida de capes protectores, avaluació de la planitud de pel·lícules d'aïllament entre capes, avaluació de recobriments VCD, avaluació del procés de tractament de defectes, anàlisi de pel·lícules orientades, etc.
4. El programari té una gran capacitat de processament i la seva mida de visualització d'imatges en 3D, angle de visió, color de visualització i brillantor es poden configurar lliurement. I es poden seleccionar xarxes, corbes de nivell i visualitzacions de línies. Gestió macro del processament d'imatges, anàlisi de-forma transversal i rugositat, anàlisi de morfologia i altres funcions.
