Microscopio de fuerza atómica y su aplicación.
El microscopio de fuerza atómica es un microscopio de sonda de barrido desarrollado a partir del principio básico del microscopio de túnel de barrido. Sin duda, la aparición del microscopio de fuerza atómica ha desempeñado un papel en la promoción del desarrollo de la nanotecnología. El microscopio de sonda de barrido representado por el microscopio de fuerza atómica es un término general para una serie de microscopios que utilizan una sonda pequeña para escanear la superficie de la muestra para proporcionar una observación de gran aumento. El escaneo AFM puede proporcionar información sobre el estado de la superficie de varios tipos de muestras. En comparación con los microscopios convencionales, la ventaja de la microscopía de fuerza atómica es que puede observar la superficie de la muestra con gran aumento en condiciones atmosféricas y puede usarse para casi todas las muestras (con ciertos requisitos para el acabado de la superficie), sin otro proceso de preparación de la muestra, el la superficie de la muestra se puede obtener una imagen 3D del archivo . También puede realizar cálculos de rugosidad, grosor, ancho de paso, diagrama de bloques o análisis de tamaño de partículas en la imagen de topografía 3D escaneada.
AFM puede detectar muchas muestras y proporcionar datos para la investigación de superficies y el control de la producción o el desarrollo de procesos, que no pueden proporcionar los medidores de rugosidad superficial de barrido convencionales y los microscopios electrónicos.
1. Principios básicos
El microscopio de fuerza atómica utiliza la fuerza de interacción (fuerza atómica) entre la superficie de la muestra de detección y la diminuta punta de la sonda para medir la topografía de la superficie.
La punta de la sonda se encuentra en un pequeño voladizo flexible y, cuando la sonda toca la superficie de la muestra, la interacción resultante se detecta en forma de desviación del voladizo. La distancia entre la superficie de la muestra y la sonda es inferior a 3-4nm, y la fuerza detectada entre ellos es inferior a 10-8N. La luz de un diodo láser se enfoca en la parte posterior del voladizo. Cuando el voladizo se dobla bajo la fuerza, la luz reflejada se desvía utilizando un ángulo de desviación del fotodetector sensible a la posición. Luego, los datos recopilados se procesan por computadora para obtener una imagen tridimensional de la superficie de la muestra.
La sonda voladiza completa se coloca en la superficie de la muestra controlada por el escáner piezoeléctrico y se escanea en tres direcciones con un ancho de paso de 0.1nm o menos. Por lo general, el eje Z controlado por retroalimentación de desplazamiento del voladizo permanece constante mientras se realiza un escaneo detallado (eje XY) en la superficie de la muestra. El valor del eje Z, que es la retroalimentación de la respuesta de escaneo, se ingresa en la computadora para su procesamiento y se obtiene la imagen de observación (imagen 3D) de la superficie de la muestra.
En segundo lugar, las características del microscopio de fuerza atómica.
1. Las capacidades de alta resolución superan con creces las de los microscopios electrónicos de barrido (SEM) y los medidores de rugosidad óptica. Los datos tridimensionales de la superficie de la muestra cumplen con los requisitos cada vez más microscópicos de investigación, producción e inspección de calidad.
2. No destructivo, la fuerza de interacción entre la sonda y la superficie de la muestra es menor que 10-8N, que es mucho más baja que la presión del medidor de rugosidad del palpador anterior, por lo que no dañará la muestra, y no No hay problema de daño por haz de electrones en el microscopio electrónico de barrido. Además, la microscopía electrónica de barrido requiere el recubrimiento de muestras no conductoras, mientras que la microscopía de fuerza atómica no lo requiere.
3. Se puede utilizar en una amplia gama de aplicaciones, como la observación de superficies, la medición del tamaño, la medición de la rugosidad de la superficie, el análisis del tamaño de las partículas, el procesamiento estadístico de protuberancias y picaduras, la evaluación de las condiciones de formación de películas, la medición de los pasos de tamaño de la capa protectora, la planitud. evaluación de películas aislantes entre capas, evaluación de revestimiento VCD, evaluación del proceso de tratamiento por fricción de película orientada, análisis de defectos, etc.
4. El software tiene sólidas funciones de procesamiento, y su tamaño de visualización de imagen tridimensional, ángulo de visión, color de visualización y brillo se pueden configurar libremente. Y puede elegir red, línea de contorno, visualización de línea. Gestión macro del procesamiento de imágenes, análisis de forma y rugosidad de la sección transversal, análisis de topografía y otras funciones.
