Prinsip kerja dan aplikasi mikroskopi daya atom
Mikroskopi daya atom ialah mikroskop probe pengimbasan yang dibangunkan berdasarkan prinsip asas mikroskopi terowong pengimbasan. Kemunculan mikroskopi daya atom sudah pasti memainkan peranan penting dalam pembangunan nanoteknologi. Mikroskopi probe mengimbas, yang diwakili oleh mikroskopi daya atom, ialah satu siri mikroskop yang menggunakan probe kecil untuk mengimbas permukaan sampel, memberikan pemerhatian pembesaran tinggi. Pengimbasan mikroskopi daya atom boleh memberikan maklumat keadaan permukaan pelbagai jenis sampel. Berbanding dengan mikroskop konvensional, kelebihan mikroskopi daya atom ialah ia boleh memerhati permukaan sampel pada pembesaran tinggi di bawah keadaan atmosfera, dan boleh digunakan untuk hampir semua sampel (dengan keperluan tertentu untuk kelicinan permukaan), tanpa memerlukan yang lain. proses penyediaan sampel, untuk mendapatkan imej morfologi tiga dimensi permukaan sampel. Dan boleh melakukan pengiraan kekasaran, ketebalan, lebar langkah, gambar rajah blok atau analisis saiz zarah pada imej morfologi 3D yang diperoleh daripada pengimbasan.
Mikroskopi daya atom boleh mengesan banyak sampel dan menyediakan data untuk penyelidikan permukaan, kawalan pengeluaran atau pembangunan proses, yang tidak dapat disediakan oleh pengimbasan meter kekasaran permukaan dan mikroskop elektron konvensional.
Prinsip Asas
Mikroskopi daya atom menggunakan daya interaksi (daya atom) antara permukaan sampel dan hujung probe halus untuk mengukur morfologi permukaan.
Hujung kuar berada pada julur kecil, dan interaksi yang dihasilkan apabila kuar menyentuh permukaan sampel dikesan dalam bentuk pesongan julur. Jarak antara permukaan sampel dan probe adalah kurang daripada 3-4 nm, dan daya yang dikesan di antara mereka adalah kurang daripada 10-8 N. Cahaya daripada diod laser difokuskan pada bahagian belakang julur. Apabila julur dibengkokkan di bawah tindakan daya, cahaya yang dipantulkan membelok, dan pengesan foto sensitif kedudukan digunakan untuk mengesan sudut pesongan. Kemudian, data yang dikumpul diproses oleh komputer untuk mendapatkan imej tiga dimensi permukaan sampel.
Probe julur lengkap diletakkan pada permukaan sampel yang dikawal oleh pengimbas piezoelektrik dan diimbas dalam tiga arah dengan lebar langkah 0.1 nm atau kurang dalam ketepatan. Secara amnya, apabila mengimbas permukaan sampel secara terperinci (paksi XY), paksi Z yang dikawal oleh maklum balas anjakan julur dikekalkan tetap dan tidak berubah. Nilai paksi Z, yang merupakan maklum balas kepada tindak balas pengimbasan, dimasukkan ke dalam komputer untuk diproses, menghasilkan imej yang diperhatikan (imej 3D) permukaan sampel.
Ciri-ciri mikroskopi daya atom
1. Keupayaan resolusi tinggi jauh melebihi keupayaan pengimbasan mikroskop elektron (SEM) dan meter kekasaran optik. Data tiga dimensi pada permukaan sampel memenuhi keperluan mikroskopik penyelidikan, pengeluaran dan pemeriksaan kualiti yang semakin meningkat.
2. Tidak merosakkan, daya interaksi antara probe dan permukaan sampel berada di bawah 10-8N, yang jauh lebih rendah daripada tekanan meter kekasaran stylus tradisional. Oleh itu, ia tidak akan merosakkan sampel dan tiada masalah kerosakan rasuk elektron dalam mengimbas mikroskop elektron. Di samping itu, pengimbasan mikroskop elektron memerlukan rawatan salutan pada sampel bukan konduktif, manakala mikroskopi daya atom tidak memerlukannya.
3. Ia mempunyai pelbagai aplikasi dan boleh digunakan untuk pemerhatian permukaan, pengukuran saiz, pengukuran kekasaran permukaan, analisis saiz zarah, pemprosesan statistik protrusions dan lubang, penilaian keadaan pembentukan filem, ukuran langkah saiz lapisan pelindung, penilaian kerataan filem penebat antara lapisan, penilaian salutan VCD, penilaian proses rawatan geseran filem berorientasikan, analisis kecacatan, dsb.
4. Perisian ini mempunyai keupayaan pemprosesan yang kuat, dan paparan imej 3Dnya boleh menetapkan saiz, perspektif, warna paparan dan glossnya dengan bebas. Dan rangkaian, garisan kontur dan paparan garisan boleh dipilih. Pengurusan makro dalam pemprosesan imej, analisis bentuk dan kekasaran keratan rentas, analisis morfologi dan fungsi lain.
