Az atomerő-mikroszkópok működési elve és alkalmazásai
1, Alapelvek
Az atomerő-mikroszkópia a minta felülete és egy finom szonda csúcsa közötti kölcsönhatási erőt (atomi erőt) használja a felület morfológiájának mérésére.
A szonda csúcsa egy kis rugalmas konzolon van, és a szonda érintkezésekor a minta felületével létrejövő kölcsönhatás a konzolos elhajlás formájában érzékelhető. A minta felülete és a szonda közötti távolság kisebb, mint 3-4 nm, és a közöttük észlelt erő kisebb, mint 10-8N. A lézerdióda fénye a konzol hátuljára összpontosul. Amikor a konzol meghajlik az erő hatására, a visszavert fény eltérül, és helyzetérzékeny fotodetektort használnak a szög eltérítésére. Ezután az összegyűjtött adatokat számítógép feldolgozza, hogy háromdimenziós képet kapjon a minta felületéről.
Egy komplett konzolos szondát helyeznek a minta felületére piezoelektromos szkennerrel vezérelve, és három irányban szkennelnek, 0,1 nm vagy annál kisebb lépésszélességgel vízszintes pontossággal. Általában a mintafelület részletes letapogatásakor (XY tengely) a konzol eltolási visszacsatolása által vezérelt Z- tengely rögzített és változatlan marad. A Z-tengelyértékek, amelyek visszajelzést adnak a szkennelési válaszról, bekerülnek a számítógépbe feldolgozás céljából, így a minta felületéről megfigyelési kép (3D kép) keletkezik.
Az atomerő-mikroszkópia jellemzői
1. A nagy-felbontási képesség messze meghaladja a pásztázó elektronmikroszkópok (SEM) és az optikai érdességmérőkét. A minta felületén található háromdimenziós adatok megfelelnek a kutatás, a gyártás és a minőségellenőrzés egyre mikroszkopikusabb követelményeinek.
2. Nem roncsoló, a szonda és a minta felülete közötti kölcsönhatási erő 10-8N alatt van, ami jóval alacsonyabb, mint a hagyományos ceruza érdességmérők nyomása. Ezért nem károsítja a mintát, és a pásztázó elektronmikroszkópia során nincs elektronsugaras károsodási probléma. Ezenkívül a pásztázó elektronmikroszkópiához bevonatkezelés szükséges a nem vezető mintákon, míg az atomerőmikroszkópiához nem.
3. Széleskörű felhasználási területtel rendelkezik, és használható felületmegfigyelésre, méretmérésre, felületi érdesség mérésére, részecskeméret-elemzésre, kiemelkedések és gödrök statisztikai feldolgozására, filmképződési feltételek értékelésére, védőrétegek méretlépéses mérésére, rétegközi szigetelőfóliák síkságának értékelésére, VCD bevonat értékelésére, orientált fóliák súrlódási kezelési folyamatának értékelésére, hibaelemzésre stb.
4. A szoftver erős feldolgozási képességekkel rendelkezik, a 3D-s képmegjelenítési mérete, látószöge, a kijelző színe és fényessége szabadon beállítható. És kiválasztható a hálózat, a kontúrvonalak és a vonalkijelzések. A képfeldolgozás makrókezelése, a keresztmetszeti alak és érdesség elemzése,{4}}morfológiai elemzés és egyéb funkciók.
