Prinsip kerja dan aplikasi mikroskop daya atom
Mikroskop daya atom dan aplikasinya
Mikroskop daya atom ialah mikroskop probe pengimbasan yang dibangunkan daripada prinsip asas mikroskop pengimbasan terowong. Kemunculan mikroskop daya atom sudah pasti memainkan peranan dalam mempromosikan pembangunan nanoteknologi. Mikroskop probe pengimbasan yang diwakili oleh mikroskop daya atom ialah istilah umum untuk siri mikroskop yang menggunakan probe kecil untuk mengimbas pada permukaan sampel untuk memberikan pemerhatian pembesaran tinggi. Pengimbasan AFM boleh memberikan maklumat tentang 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 kemasan permukaan), tanpa pemprosesan penyediaan sampel lain, permukaan sampel boleh diperolehi imej 3D bagi . Ia juga boleh melakukan pengiraan kekasaran, ketebalan, lebar langkah, gambar rajah blok atau analisis saiz zarah pada imej topografi 3D yang diimbas.
AFM boleh mengesan banyak sampel dan menyediakan data untuk penyelidikan permukaan dan kawalan pengeluaran atau pembangunan proses, yang tidak boleh disediakan oleh pengimbasan meter kekasaran permukaan konvensional dan mikroskop elektron.
1. Prinsip asas
Mikroskop daya atom menggunakan daya interaksi (daya atom) antara permukaan sampel pengesanan dan hujung probe kecil untuk mengukur topografi permukaan.
Hujung probe berada pada julur fleksibel kecil, dan apabila probe menyentuh permukaan sampel, interaksi yang terhasil dikesan dalam bentuk pesongan julur. Jarak antara permukaan sampel dan probe adalah kurang daripada 3-4nm, dan daya yang dikesan antara mereka adalah kurang daripada 10-8N. Cahaya daripada diod laser difokuskan pada bahagian belakang julur. Apabila julur membengkok di bawah daya, cahaya yang dipantulkan dipesongkan menggunakan sudut pesongan pengesan foto sensitif kedudukan. 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 tahap ketepatan 0.1nm atau kurang. Biasanya, paksi Z terkawal maklum balas julur anjakan kekal malar manakala pengimbasan terperinci (paksi-XY) dilakukan pada permukaan sampel. Nilai paksi Z yang merupakan maklum balas tindak balas pengimbasan dimasukkan ke dalam komputer untuk diproses, dan imej pemerhatian (imej 3D) permukaan sampel diperolehi.
Kedua, ciri-ciri mikroskop daya atom
1. Keupayaan resolusi tinggi jauh melebihi keupayaan pengimbasan mikroskop elektron (SEM), dan meter kekasaran optik. Data tiga dimensi permukaan sampel memenuhi keperluan mikroskopik penyelidikan, pengeluaran dan pemeriksaan kualiti yang semakin meningkat.
2. Tidak merosakkan, daya interaksi antara probe dan permukaan sampel adalah kurang daripada 10-8N, yang jauh lebih rendah daripada tekanan meter kekasaran stylus sebelumnya, jadi ia tidak akan merosakkan sampel, dan terdapat tiada masalah kerosakan rasuk elektron pada mikroskop elektron pengimbasan. Di samping itu, mikroskopi elektron pengimbasan memerlukan salutan sampel bukan konduktif, manakala mikroskopi daya atom tidak.
3. Ia boleh digunakan dalam pelbagai aplikasi, seperti pemerhatian permukaan, ukuran saiz, ukuran kekasaran permukaan, analisis saiz zarah, pemprosesan statistik protrusions dan lubang, penilaian keadaan pembentukan filem, pengukuran 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 fungsi pemprosesan yang kuat, dan saiz paparan imej tiga dimensi, sudut tontonan, warna paparan dan gloss boleh ditetapkan secara bebas. Dan boleh memilih rangkaian, garis kontur, paparan garis. Pengurusan makro pemprosesan imej, bentuk keratan rentas dan analisis kekasaran, analisis topografi dan fungsi lain.
