עקרון העבודה והיישומים של מיקרוסקופים של כוח אטומי
1, עקרונות בסיסיים
מיקרוסקופ כוח אטומי משתמש בכוח האינטראקציה (כוח אטומי) בין פני השטח של דגימה לקצה של בדיקה עדינה כדי למדוד את מורפולוגיה של פני השטח.
קצה הבדיקה נמצא על שלוחה גמישה קטנה, והאינטראקציה שנוצרת כאשר הבדיקה מתקשרת עם פני הדגימה מזוהה בצורה של סטייה שלוחה. המרחק בין משטח הדגימה לבדיקה הוא פחות מ-3-4 ננומטר, והכוח שזוהה ביניהם הוא פחות מ-10-8N. האור מדיודת הלייזר ממוקד בגב הזרוע. כאשר השלוחה מתכופפת תחת פעולת הכוח, האור המוחזר מוסט, ופוטו-גלאי רגיש למיקום משמש להסטת הזווית. לאחר מכן, הנתונים שנאספו מעובדים על ידי מחשב כדי לקבל תמונה תלת מימדית של משטח המדגם.
בדיקה שלוחה מלאה מונחת על פני הדגימה הנשלטת על ידי סורק פיזואלקטרי ונסרקת בשלושה כיוונים ברוחב צעד של 0.1 ננומטר או פחות בדיוק אופקי. בדרך כלל, כאשר סורקים את משטח הדגימה בפירוט (ציר XY), ציר ה-Z- הנשלט על ידי משוב התזוזה של ה-Cantilever נשאר קבוע וללא שינוי. ערכי ציר Z- המספקים משוב על תגובת הסריקה מוזנים למחשב לצורך עיבוד, וכתוצאה מכך תמונת תצפית (תמונה תלת-ממדית) של משטח המדגם.
מאפיינים של מיקרוסקופיה של כוח אטומי
1. יכולת הרזולוציה הגבוהה- עולה בהרבה על זו של מיקרוסקופי אלקטרונים סורק (SEM) ומדדי חספוס אופטיים. הנתונים התלת--ממדיים על פני הדגימה עומדים בדרישות המיקרוסקופיות ההולכות וגדלות של מחקר, ייצור ובדיקת איכות.
2. לא הרסני, כוח האינטראקציה בין הבדיקה למשטח המדגם הוא מתחת ל-10-8N, שהוא נמוך בהרבה מהלחץ של מדי החספוס המסורתיים. לכן, זה לא יפגע בדגימה ואין בעיה של נזק קרן אלקטרונים של מיקרוסקופיה סורקת אלקטרונים. בנוסף, מיקרוסקופ אלקטרונים סריקת דורש טיפול ציפוי על דגימות לא מוליכות, בעוד שמיקרוסקופ כוח אטומי לא.
3. יש לו מגוון רחב של יישומים והוא יכול לשמש לתצפית על פני השטח, מדידת גודל, מדידת חספוס פני השטח, ניתוח גודל החלקיקים, עיבוד סטטיסטי של בליטות ובורות, הערכת תנאי היווצרות הסרט, מדידת צעדי גודל של שכבות הגנה, הערכת שטוחות של סרטי בידוד בין-שכבתיים, הערכת ציפוי VCD של ניתוח חיכוך של תהליך חיכוך, ניתוח תהליך חיכוך וכו'.
4. לתוכנה יכולות עיבוד חזקות, וניתן להגדיר באופן חופשי את גודל תצוגת התמונה התלת מימדית, זווית הצפייה, צבע התצוגה והברק. וניתן לבחור רשת, קווי מתאר ותצוגות קווים. ניהול מאקרו של עיבוד תמונה, ניתוח של-צורת חתך וחספוס, ניתוח מורפולוגיה ופונקציות אחרות.
