Princípio de funcionamento da microscopia de força atômica e suas aplicações
O microscópio de força atômica é um microscópio de sonda de varredura desenvolvido com base no princípio básico do microscópio de tunelamento de varredura. O surgimento da microscopia de força atômica desempenhou, sem dúvida, um papel impulsionador no desenvolvimento da nanotecnologia. Microscopia de varredura por sonda, representada pela microscopia de força atômica, é um termo geral para uma série de microscópios que usam uma pequena sonda para escanear a superfície de uma amostra, fornecendo assim observações de alta ampliação. As varreduras AFM fornecem informações sobre o estado da superfície de vários tipos de amostras. Comparado com microscópios convencionais, a vantagem do AFM é que ele pode ser usado para observar a superfície de uma amostra em alta ampliação sob condições atmosféricas e pode ser usado para quase todas as amostras (com certos requisitos de acabamento superficial) sem a necessidade de qualquer outra preparação de amostra para obter uma imagem topográfica tridimensional da superfície da amostra. A imagem 3D digitalizada pode ser usada para cálculo de rugosidade, espessura, largura de passo, box plot ou análise de granularidade.
A microscopia de força atômica pode examinar muitas amostras, fornecendo dados para estudos de superfície e controle de produção ou desenvolvimento de processos que medidores convencionais de rugosidade de superfície e microscópios eletrônicos não podem fornecer.
Principio básico
A microscopia de força atômica usa a força de interação (força atômica) entre a superfície da amostra de teste e uma ponta fina da sonda para medir a topografia da superfície.
A ponta da sonda está em um pequeno cantilever bremsstrahlung 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 3-4 nm, e a força detectada entre elas, menor que 10-8 N. A luz do diodo laser é focada na parte traseira do cantilever. À medida que o cantilever se curva sob a força, a luz refletida é desviada, usando um ângulo de deflexão do fotodetector sensível a bits. Os dados coletados são então processados por um computador para obter uma imagem tridimensional da superfície da amostra.
Uma sonda cantilever completa, colocada na superfície da amostra sob o controle de um scanner piezoelétrico, é escaneada em três direções em passos de 00,1 nm ou menos com um nível de precisão. Geralmente, o deslocamento do cantilever é mantido fixo sob a ação do eixo Z do controle de feedback à medida que a superfície da amostra é varrida em detalhes (eixo XY). Em resposta à digitalização, o valor do eixo Z de feedback é inserido no processamento do computador, resultando na observação da imagem da superfície da amostra (imagem 3D).
Características do microscópio de força atômica
1. A capacidade de alta resolução excede em muito o microscópio eletrônico de varredura (SEM), bem como o instrumento de rugosidade óptica. Dados tridimensionais na superfície da amostra para atender aos requisitos de pesquisa, produção e inspeção de qualidade cada vez mais microscópica.
2. Força de interação não destrutiva, sonda e superfície da amostra de 10-8 N ou menos, muito menos do que a pressão anterior do instrumento de rugosidade da caneta, portanto, não haverá danos à amostra, não há feixe de elétrons de microscópio eletrônico de varredura dano. Além disso, o microscópio eletrônico de varredura requer o revestimento de amostras não condutoras, enquanto o microscópio de força atômica não é necessário.
3. Ampla gama de aplicações, pode ser usada para observação de superfície, determinação de tamanho, determinação de rugosidade superficial, análise de granularidade, saliências e poços do processamento estatístico, avaliação de condições de formação de filme, tamanho da camada protetora da determinação do etapa, avaliação da planicidade do filme isolante intercamadas, avaliação do revestimento VCD, avaliação do tratamento de fricção do processo de filme direcional, análise de defeitos.
4. Fortes funções de processamento de software, sua imagem tridimensional exibe seu tamanho, ângulo de visão, cor da tela e brilho podem ser definidos livremente. E pode escolher a rede, contorno, exibição de linha. Macrogerenciamento do processamento de imagens, forma da seção e análise de rugosidade, análise morfológica e outras funções.
