Nguyên lý làm việc và ứng dụng của kính hiển vi lực nguyên tử
1, Nguyên tắc cơ bản
Kính hiển vi lực nguyên tử sử dụng lực tương tác (lực nguyên tử) giữa bề mặt của mẫu và đầu của đầu dò mịn để đo hình thái bề mặt.
Đầu dò nằm trên một công cụ đúc hẫng nhỏ linh hoạt và sự tương tác được tạo ra khi đầu dò tiếp xúc với bề mặt mẫu được phát hiện dưới dạng độ lệch của công cụ đúc hẫng. Khoảng cách giữa bề mặt mẫu và đầu dò nhỏ hơn 3{6}}4nm và lực phát hiện giữa chúng nhỏ hơn 10-8N. Ánh sáng từ diode laser được tập trung vào mặt sau của đúc hẫng. Khi công xôn uốn cong dưới tác dụng của lực, ánh sáng phản xạ sẽ bị lệch và bộ tách sóng quang nhạy vị trí được sử dụng để làm lệch góc. Sau đó, dữ liệu thu thập được xử lý bằng máy tính để thu được hình ảnh ba chiều của bề mặt mẫu.
Một đầu dò đúc hẫng hoàn chỉnh được đặt trên bề mặt mẫu được điều khiển bằng máy quét áp điện và quét theo ba hướng với độ rộng bước 0,1 nm hoặc nhỏ hơn với độ chính xác theo chiều ngang. Nói chung, khi quét chi tiết bề mặt mẫu (trục XY), trục Z-được điều khiển bởi phản hồi dịch chuyển của công xôn vẫn cố định và không thay đổi. Các giá trị trục Z-cung cấp phản hồi về phản hồi quét được đưa vào máy tính để xử lý, tạo ra hình ảnh quan sát (hình ảnh 3D) của bề mặt mẫu.
Đặc điểm của kính hiển vi lực nguyên tử
1. Khả năng phân giải-cao vượt xa khả năng của kính hiển vi điện tử quét (SEM) và máy đo độ nhám quang học. Dữ liệu ba-chiều trên bề mặt mẫu đáp ứng các yêu cầu ngày càng vi mô về nghiên cứu, sản xuất và kiểm tra chất lượng.
2. Không phá hủy, lực tương tác giữa đầu dò và bề mặt mẫu dưới 10-8N, thấp hơn nhiều so với áp suất của máy đo độ nhám bằng bút cảm ứng truyền thống. Do đó, nó sẽ không làm hỏng mẫu và không có vấn đề về hư hỏng chùm tia điện tử khi sử dụng kính hiển vi điện tử quét. Ngoài ra, kính hiển vi điện tử quét yêu cầu xử lý lớp phủ trên các mẫu không dẫn điện, trong khi kính hiển vi lực nguyên tử thì không.
3. Nó có nhiều ứng dụng và có thể được sử dụng để quan sát bề mặt, đo kích thước, đo độ nhám bề mặt, phân tích kích thước hạt, xử lý thống kê các phần nhô ra và hố, đánh giá các điều kiện hình thành màng, đo bước kích thước của các lớp bảo vệ, đánh giá độ phẳng của màng cách nhiệt giữa các lớp, đánh giá lớp phủ VCD, đánh giá quá trình xử lý ma sát của màng định hướng, phân tích khuyết tật, v.v.
4. Phần mềm có khả năng xử lý mạnh mẽ và có thể tự do thiết lập kích thước hiển thị hình ảnh 3D, góc nhìn, màu sắc hiển thị và độ bóng. Và mạng, đường viền và hiển thị đường có thể được chọn. Quản lý vĩ mô về xử lý hình ảnh, phân tích hình dạng mặt cắt và độ nhám, phân tích hình thái và các chức năng khác.
