اصل کار میکروسکوپ نیروی اتمی و کاربردهای آن
میکروسکوپ نیروی اتمی یک میکروسکوپ کاوشگر روبشی است که بر اساس اصل اساسی میکروسکوپ تونل زنی روبشی ساخته شده است. ظهور میکروسکوپ نیروی اتمی بدون شک نقش محرکی در توسعه فناوری نانو داشته است. میکروسکوپ کاوشگر روبشی، که با میکروسکوپ نیروی اتمی نشان داده می‌شود، یک اصطلاح کلی برای مجموعه‌ای از میکروسکوپ‌ها است که از یک کاوشگر کوچک برای اسکن روی سطح نمونه استفاده می‌کنند، بنابراین مشاهداتی با بزرگنمایی بالا ارائه می‌کنند. اسکن AFM اطلاعاتی در مورد وضعیت سطح انواع مختلف نمونه ها ارائه می دهد. در مقایسه با میکروسکوپ‌های معمولی، مزیت AFM این است که می‌توان از آن برای مشاهده سطح نمونه با بزرگنمایی بالا در شرایط جوی استفاده کرد و تقریباً برای همه نمونه‌ها (با الزامات خاصی برای پرداخت سطح) بدون نیاز به هیچ‌گونه استفاده کرد. آماده سازی نمونه دیگر برای به دست آوردن یک تصویر توپوگرافی سه بعدی از سطح نمونه. تصویر سه بعدی اسکن شده را می توان برای محاسبه زبری، ضخامت، عرض گام، نمودار جعبه یا تجزیه و تحلیل دانه بندی استفاده کرد.
میکروسکوپ نیروی اتمی می‌تواند بسیاری از نمونه‌ها را بررسی کند و داده‌هایی را برای مطالعات سطحی و کنترل تولید یا توسعه فرآیند فراهم کند که زبری‌سنج‌های روبشی سطح معمولی و میکروسکوپ‌های الکترونی نمی‌توانند ارائه کنند.
اصل اساسی
میکروسکوپ نیروی اتمی از نیروی برهمکنش (نیروی اتمی) بین سطح نمونه آزمایش و یک نوک پروب ظریف برای اندازه گیری توپوگرافی سطح استفاده می کند.
نوک کاوشگر روی یک کنسول کوچک bremsstrahlung قرار دارد و هنگامی که کاوشگر با سطح نمونه برخورد می کند، برهمکنش حاصل به شکل انحراف کنسول تشخیص داده می شود. فاصله بین سطح نمونه و پروب کمتر از 3-4 نانومتر است، و نیروی تشخیص داده شده بین آنها، کمتر از 10-8 N است. نور دیود لیزر در پشت کنسول متمرکز می شود. همانطور که کنسول تحت فشار خم می شود، نور منعکس شده با استفاده از زاویه انحراف آشکارساز نوری حساس به بیت منحرف می شود. سپس داده های جمع آوری شده توسط کامپیوتر پردازش می شود تا تصویری سه بعدی از سطح نمونه بدست آید.
یک کاوشگر کامل کنسول، که بر روی سطح نمونه تحت کنترل یک اسکنر پیزوالکتریک قرار می گیرد، در سه جهت در مراحل 0.1 نانومتر یا کمتر در سطح دقت اسکن می شود. به طور کلی، جابجایی کنسول تحت عمل محور Z کنترل بازخورد ثابت نگه داشته می شود زیرا سطح نمونه با جزئیات جارو می شود (محور XY). در پاسخ به اسکن، مقدار بازخورد محور Z به پردازش رایانه وارد می‌شود که در نتیجه مشاهده تصویر سطح نمونه (تصویر سه بعدی) می‌شود.
ویژگی های میکروسکوپ نیروی اتمی
1. قابلیت وضوح بالا بسیار فراتر از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و همچنین ابزار زبری نوری است. داده های سه بعدی بر روی سطح نمونه برای پاسخگویی به الزامات تحقیق، تولید، بازرسی کیفیت بیشتر و بیشتر میکروسکوپی.
2. نیروی برهمکنش سطحی غیرمخرب، پروب و نمونه 10-8N یا کمتر، بسیار کمتر از فشار ابزار زبری قلم قبلی، بنابراین هیچ آسیبی به نمونه وارد نخواهد شد، هیچ پرتو الکترونی میکروسکوپ الکترونی روبشی وجود ندارد. خسارت. علاوه بر این، میکروسکوپ الکترونی روبشی نیاز به پوشش نمونه های غیر رسانا دارد، در حالی که میکروسکوپ نیروی اتمی مورد نیاز نیست.
3. طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی، می تواند برای مشاهده سطح، تعیین اندازه، تعیین زبری سطح، تجزیه و تحلیل دانه بندی، برآمدگی ها و گودال های پردازش آماری، ارزیابی شرایط تشکیل فیلم، اندازه لایه محافظ برای تعیین سطح استفاده شود. مرحله، ارزیابی صافی فیلم عایق بین لایه، ارزیابی پوشش VCD، ارزیابی درمان اصطکاک فرآیند فیلم جهت، تجزیه و تحلیل نقص.
4. عملکردهای پردازش نرم افزار قوی، تصویر سه بعدی آن اندازه، زاویه دید، رنگ نمایش، براق بودن آن را می توان آزادانه تنظیم کرد. و می تواند شبکه، کانتور، نمایش خط را انتخاب کند. مدیریت کلان پردازش تصویر، شکل بخش و تجزیه و تحلیل زبری، تجزیه و تحلیل مورفولوژیکی و سایر عملکردها.
