Microscópio de força atômica e sua aplicação
O microscópio de força atômica é um microscópio de sonda de varredura desenvolvido a partir do princípio básico do microscópio de tunelamento de varredura. O surgimento do microscópio de força atômica desempenhou, sem dúvida, um papel importante na promoção do desenvolvimento da nanotecnologia. O microscópio de sonda de varredura representado pelo microscópio de força atômica é um termo geral para uma série de microscópios que usam uma pequena sonda para escanear a superfície da amostra para fornecer observação de alta ampliação. A varredura AFM pode fornecer informações sobre o estado da superfície de vários tipos de amostras. Em comparação com os microscópios convencionais, a vantagem da microscopia de força atômica é que ela pode observar a superfície da amostra em alta ampliação sob condições atmosféricas e pode ser usada para quase todas as amostras (com certos requisitos de acabamento superficial), sem outro processamento de preparação de amostra, o superfície da amostra pode ser obtida imagem 3D do. Ele também pode realizar cálculo de rugosidade, espessura, largura de passo, diagrama de blocos ou análise de tamanho de partícula na imagem de topografia 3D digitalizada.
O AFM pode detectar muitas amostras e fornecer dados para pesquisa de superfície e controle de produção ou desenvolvimento de processo, que não podem ser fornecidos por medidores de rugosidade de superfície de varredura convencionais e microscópios eletrônicos.
1. Princípios básicos
O microscópio de força atômica usa a força de interação (força atômica) entre a superfície da amostra de detecção e a pequena ponta da sonda para medir a topografia da superfície.
A ponta da sonda está em um pequeno cantilever flexível e, quando a sonda toca a superfície da amostra, a interação resultante é detectada na forma de deflexão do cantilever. A distância entre a superfície da amostra e a sonda é menor que 3-4nm, e a força detectada entre eles é menor que 10-8N. A luz de um diodo laser é focada na parte de trás do cantilever. Quando o cantilever se dobra sob a força, a luz refletida é desviada usando um ângulo de deflexão do fotodetector sensível à posição. Em seguida, os dados coletados são processados por computador para obter uma imagem tridimensional da superfície da amostra.
A sonda cantilever completa é colocada na superfície da amostra controlada pelo scanner piezoelétrico e digitalizada em três direções com uma largura de passo de 0.1nm ou menos. Normalmente, o eixo Z controlado por feedback de deslocamento do cantilever permanece constante enquanto a varredura detalhada (eixo XY) é realizada na superfície da amostra. O valor do eixo Z, que é o feedback da resposta de varredura, é inserido no computador para processamento e a imagem de observação (imagem 3D) da superfície da amostra é obtida.
Em segundo lugar, as características do microscópio de força atômica
1. Os recursos de alta resolução excedem em muito os dos microscópios eletrônicos de varredura (SEM) e dos medidores ópticos de rugosidade. Os dados tridimensionais da superfície da amostra atendem aos requisitos cada vez mais microscópicos de pesquisa, produção e inspeção de qualidade.
2. Não destrutivo, a força de interação entre a sonda e a superfície da amostra é menor que 10-8N, que é muito menor que a pressão do medidor de rugosidade da ponta anterior, portanto não danificará a amostra e não não há problema de dano do feixe de elétrons no microscópio eletrônico de varredura. Além disso, a microscopia eletrônica de varredura requer o revestimento de amostras não condutoras, enquanto a microscopia de força atômica não.
3. Pode ser usado em uma ampla gama de aplicações, como observação de superfície, medição de tamanho, medição de rugosidade de superfície, análise de tamanho de partícula, processamento estatístico de saliências e cavidades, avaliação de condições de formação de filme, medição de etapas de tamanho de camada protetora, nivelamento avaliação de filmes isolantes intercamadas, avaliação de revestimento VCD, avaliação do processo de tratamento por fricção de filme orientado, análise de defeitos, etc.
4. O software tem fortes funções de processamento, e seu tamanho de exibição de imagem tridimensional, ângulo de visão, cor de exibição e brilho podem ser definidos livremente. E pode escolher rede, linha de contorno, exibição de linha. Gerenciamento macro de processamento de imagem, forma de seção transversal e análise de rugosidade, análise de topografia e outras funções.
