Atomivoimamikroskoopit ja niiden sovellukset
Atomivoimamikroskooppi on pyyhkäisykoettimikroskooppi, joka on kehitetty pyyhkäisytunnelimikroskoopin perusperiaatteiden pohjalta. Atomivoimamikroskopian syntyminen oli epäilemättä johtava rooli nanoteknologian kehityksessä. Pyyhkäisyanturimikroskopia, jota edustaa atomivoimamikroskopia, on sarja mikroskooppeja, jotka skannaavat näytteen pinnan pienellä koettimella, mikä mahdollistaa suurennoshavainnon. Atomivoimamikroskooppiskannaus voi tarjota pintatilatietoja erityyppisistä näytteistä. Perinteisiin mikroskoopeihin verrattuna atomivoimamikroskoopin etuna on, että se pystyy tarkkailemaan näytteiden pintaa suurella suurennuksella ilmakehän olosuhteissa, ja sitä voidaan käyttää lähes kaikissa näytteissä (tiettyjen pinnan sileysvaatimusten kanssa) ilman muita näytteenkäsittelykäsittelyjä, jotta saadaan kolmiulotteisia morfologisia kuvia näytteen pinnasta. Ja se voi suorittaa karheuslaskelman, paksuuden, askelleveyden, lohkokaavion tai hiukkaskokoanalyysin skannauksesta saadulle kolmiulotteiselle morfologiakuvalle.
Atomivoimamikroskopialla voidaan havaita monia näytteitä, tuottaa tietoa pintatutkimukseen ja tuotannon ohjaukseen tai prosessikehitykseen, jota ei pystytä tarjoamaan tavanomaisilla pyyhkäisypinnan karheusmittareilla ja elektronimikroskopeilla.
1, Perusperiaatteet
Atomivoimamikroskopia käyttää vuorovaikutusvoimaa (atomivoimaa) näytteen pinnan ja hienon anturin kärjen välillä pinnan morfologian mittaamiseen.
Anturin kärki on pienessä joustavassa ulokkeessa, ja vuorovaikutus, joka syntyy, kun koetin koskettaa näytteen pintaa, havaitaan ulokkeen taipumana. Näytteen pinnan ja anturin välinen etäisyys on alle 3-4nm ja niiden välillä havaittu voima on alle 10-8N. Laserdiodin valo keskittyy ulokkeen takaosaan. Kun uloke taipuu voiman vaikutuksesta, heijastunut valo poikkeaa ja kulman taivuttamiseksi käytetään asentoherkkää valoilmaisinta. Sitten kerätyt tiedot käsitellään tietokoneella kolmiulotteisen kuvan saamiseksi näytteen pinnasta.
Täydellinen ulokeanturi asetetaan näytteen pinnalle, jota ohjataan pietsosähköisellä skannerilla ja skannataan kolmeen suuntaan askelleveydellä 0,1 nm tai vähemmän vaakasuuntaisella tarkkuudella. Yleensä skannattaessa näytteen pintaa yksityiskohtaisesti (XY-akseli), ulokkeen siirtymäpalautteen ohjaama Z--akseli pysyy kiinteänä ja muuttumattomana. Z--akselin arvot, jotka antavat palautetta skannausvasteesta, syötetään tietokoneeseen käsittelyä varten, jolloin saadaan havaintokuva (3D-kuva) näytepinnasta.
