Werkingsprincipe en toepassing van atoomkrachtmicroscoop
Atoomkrachtmicroscoop en de toepassing ervan
Atomaire krachtmicroscoop is een scanning-sondemicroscoop die is ontwikkeld op basis van het basisprincipe van de scanning tunneling-microscoop. De opkomst van de atoomkrachtmicroscoop heeft ongetwijfeld een rol gespeeld bij het bevorderen van de ontwikkeling van nanotechnologie. De scanning-sondemicroscoop, vertegenwoordigd door de atoomkrachtmicroscoop, is een algemene term voor een reeks microscopen die een kleine sonde gebruiken om op het oppervlak van het monster te scannen om observatie met een hoge vergroting te bieden. AFM-scanning kan informatie verschaffen over de oppervlaktetoestand van verschillende soorten monsters. Vergeleken met conventionele microscopen is het voordeel van atoomkrachtmicroscopie dat het het monsteroppervlak onder atmosferische omstandigheden met een sterke vergroting kan observeren en voor bijna alle monsters kan worden gebruikt (met bepaalde vereisten voor oppervlakteafwerking), zonder andere verwerking van monstervoorbereiding, de monster oppervlak kan worden verkregen 3D-beeld van de. Het kan ook ruwheidsberekening, dikte, stapbreedte, blokdiagram of deeltjesgrootteanalyse uitvoeren op het gescande 3D-topografiebeeld.
AFM kan veel monsters detecteren en gegevens leveren voor oppervlakteonderzoek en productiecontrole of procesontwikkeling, die niet kunnen worden geleverd door conventionele oppervlakteruwheidsmeters en elektronenmicroscopen.
1. Basisprincipes
De atoomkrachtmicroscoop gebruikt de interactiekracht (atoomkracht) tussen het detectiemonsteroppervlak en de kleine sondepunt om de topografie van het oppervlak te meten.
De sondetip bevindt zich op een kleine flexibele cantilever en wanneer de sonde het monsteroppervlak raakt, wordt de resulterende interactie gedetecteerd in de vorm van cantilever-afbuiging. De afstand tussen het monsteroppervlak en de sonde is kleiner dan 3-4nm en de gedetecteerde kracht daartussen is kleiner dan 10-8N. Het licht van een laserdiode wordt op de achterkant van de cantilever gefocust. Wanneer de cantilever onder de kracht buigt, wordt het gereflecteerde licht afgebogen met behulp van een positiegevoelige afbuighoek van de fotodetector. Vervolgens worden de verzamelde gegevens door de computer verwerkt om een driedimensionaal beeld van het monsteroppervlak te verkrijgen.
De complete vrijdragende sonde wordt op het oppervlak van het monster geplaatst, bestuurd door de piëzo-elektrische scanner en in drie richtingen gescand met een precisieniveau van 0.1nm of minder. Doorgaans blijft de verplaatsingsfeedbackgestuurde Z-as van de cantilever constant terwijl gedetailleerd scannen (XY-as) wordt uitgevoerd op het monsteroppervlak. De waarde van de Z-as, die de feedback is van de scanrespons, wordt ingevoerd in de computer voor verwerking en het observatiebeeld (3D-beeld) van het monsteroppervlak wordt verkregen.
Ten tweede, de kenmerken van de atoomkrachtmicroscoop
1. Hoge resolutiemogelijkheden gaan veel verder dan die van scanning elektronenmicroscopen (SEM) en optische ruwheidsmeters. De driedimensionale gegevens van het monsteroppervlak voldoen aan de steeds microscopischer wordende vereisten van onderzoek, productie en kwaliteitsinspectie.
2. Niet-destructief, de interactiekracht tussen de sonde en het monsteroppervlak is minder dan 10-8N, wat veel lager is dan de druk van de vorige stylusruwheidsmeter, dus het zal het monster niet beschadigen, en er is geen probleem met elektronenbundelschade van de scanning-elektronenmicroscoop. Bovendien vereist scanning-elektronenmicroscopie een coating van niet-geleidende monsters, terwijl atoomkrachtmicroscopie dat niet doet.
3. Het kan worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen, zoals oppervlakteobservatie, maatmeting, oppervlakteruwheidsmeting, deeltjesgrootte-analyse, statistische verwerking van uitsteeksels en putjes, evaluatie van filmvormingsomstandigheden, meting van stappen van beschermende laaggrootte, evaluatie van vlakheid van tussenliggende isolerende films, evaluatie van VCD-coating, evaluatie van wrijvingsbehandelingsproces van georiënteerde film, defectanalyse, enz.
4. De software heeft sterke verwerkingsfuncties en de driedimensionale beeldweergavegrootte, kijkhoek, weergavekleur en glans kunnen vrij worden ingesteld. En kan netwerk, contourlijn, lijnweergave kiezen. Macrobeheer van beeldverwerking, dwarsdoorsnedevorm- en ruwheidsanalyse, topografische analyse en andere functies.
