اصل کار و کاربردهای میکروسکوپ نیروی اتمی

اصل کار و کاربردهای میکروسکوپ نیروی اتمی

1، اصول اساسی
میکروسکوپ نیروی اتمی از نیروی برهمکنش (نیروی اتمی) بین سطح نمونه و نوک یک کاوشگر ظریف برای اندازه گیری مورفولوژی سطح استفاده می کند.

نوک کاوشگر روی یک کنسول انعطاف پذیر کوچک قرار دارد و برهمکنش ایجاد شده هنگام تماس پروب با سطح نمونه 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 10-8N است. نور حاصل از دیود لیزر در پشت کنسول متمرکز می شود. هنگامی که کنسول تحت تأثیر نیرو خم می شود، نور منعکس شده منحرف می شود و از یک آشکارساز نوری حساس به موقعیت برای انحراف زاویه استفاده 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 روی سطح نمونه قرار می گیرد که توسط یک اسکنر پیزوالکتریک کنترل می شود و در سه جهت با عرض پله 0.1 نانومتر یا کمتر با دقت افقی اسکن می شود. به طور کلی، هنگام اسکن سطح نمونه با جزئیات (محور XY)، محور Z- که توسط بازخورد جابجایی کنسول کنترل می‌شود، ثابت و بدون تغییر باقی می‌ماند. مقادیر محور Z{4}} که بازخوردی را در پاسخ اسکن ارائه می‌دهند، برای پردازش به رایانه وارد می‌شوند و در نتیجه یک تصویر مشاهده‌ای (تصویر سه‌بعدی) از سطح نمونه ایجاد می‌شود.

ویژگی های میکروسکوپ نیروی اتمی
1. قابلیت وضوح-بالا بسیار فراتر از میکروسکوپ های الکترونی روبشی (SEM) و زبری سنج های نوری است. داده‌های سه‌بعدی روی سطح نمونه، نیازهای میکروسکوپی فزاینده تحقیق، تولید و بازرسی کیفیت را برآورده می‌کند.

2. غیر مخرب، نیروی برهمکنش بین پروب و سطح نمونه زیر 10{4}}8N است که بسیار کمتر از فشار سنج های زبری قلم سنتی است. بنابراین، به نمونه آسیب نمی رساند و مشکل آسیب پرتو الکترونی میکروسکوپ الکترونی روبشی وجود ندارد. علاوه بر این، میکروسکوپ الکترونی روبشی نیاز به عملیات پوششی روی نمونه‌های غیر رسانا دارد، در حالی که میکروسکوپ نیروی اتمی این کار را انجام نمی‌دهد.

3. دارای طیف گسترده ای از کاربردها است و می تواند برای مشاهده سطح، اندازه گیری اندازه، اندازه گیری زبری سطح، تجزیه و تحلیل اندازه ذرات، پردازش آماری برآمدگی ها و گودال ها، ارزیابی شرایط تشکیل فیلم، اندازه گیری مرحله اندازه لایه های محافظ، ارزیابی صافی فیلم های عایق بین لایه، ارزیابی پوشش VCD، ارزیابی فرآیند تجزیه فیلم اصطکاکی و غیره استفاده شود.

4. این نرم افزار دارای قابلیت های پردازش قوی است و اندازه نمایش تصویر سه بعدی، زاویه دید، رنگ نمایش و براقیت آن را می توان آزادانه تنظیم کرد. و شبکه، خطوط کانتور، و نمایش خطوط را می توان انتخاب کرد. مدیریت کلان پردازش تصویر، تجزیه و تحلیل شکل مقطعی و ناهمواری، تجزیه و تحلیل مورفولوژی، و سایر عملکردها.