Principio de funcionamiento de la microscopía de fuerza atómica y sus aplicaciones.
El microscopio de fuerza atómica es un microscopio de sonda de barrido desarrollado según el principio básico del microscopio de efecto túnel. Sin duda, la aparición de la microscopía de fuerza atómica ha desempeñado un papel impulsor en el desarrollo de la nanotecnología. La microscopía de sonda de barrido, representada por microscopía de fuerza atómica, es un término general para una serie de microscopios que utilizan una pequeña sonda para escanear la superficie de una muestra, proporcionando así observaciones con gran aumento. Los escaneos AFM proporcionan información sobre el estado de la superficie de varios tipos de muestras. En comparación con los microscopios convencionales, la ventaja del AFM es que se puede utilizar para observar la superficie de una muestra con gran aumento en condiciones atmosféricas y se puede utilizar para casi todas las muestras (con ciertos requisitos de acabado superficial) sin necesidad de ningún tipo de microscopio. otra preparación de la muestra para obtener una imagen topográfica tridimensional de la superficie de la muestra. La imagen 3D escaneada se puede utilizar para calcular la rugosidad, el espesor, el ancho del paso, el diagrama de caja o el análisis de granularidad.
La microscopía de fuerza atómica puede examinar muchas muestras, proporcionando datos para estudios de superficie y control de producción o desarrollo de procesos que los medidores de rugosidad de superficies de barrido convencionales y los microscopios electrónicos no pueden proporcionar.
Principio básico
La microscopía de fuerza atómica utiliza la fuerza de interacción (fuerza atómica) entre la superficie de la muestra de prueba y la punta de una sonda fina para medir la topografía de la superficie.
La punta de la sonda se encuentra en un pequeño voladizo bremsstrahlung 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 3-4 nm, y la fuerza detectada entre ellos, inferior a 10-8 N. La luz del diodo láser se enfoca en la parte posterior del voladizo. A medida que el voladizo se dobla bajo la fuerza, la luz reflejada se desvía utilizando un ángulo de deflexión del fotodetector sensible a bits. Luego, una computadora procesa los datos recopilados para obtener una imagen tridimensional de la superficie de la muestra.
Una sonda en voladizo completa, colocada sobre la superficie de la muestra bajo el control de un escáner piezoeléctrico, se escanea en tres direcciones en pasos de 0.1 nm o menos con un nivel de precisión. Generalmente, el desplazamiento del voladizo se mantiene fijo bajo la acción del eje Z del control de retroalimentación a medida que la superficie de la muestra se barre en detalle (eje XY). En respuesta al escaneo, el valor del eje Z de retroalimentación se ingresa en el procesamiento de la computadora, lo que da como resultado la observación de la imagen de la superficie de la muestra (imagen 3D).
Características del microscopio de fuerza atómica
1. La capacidad de alta resolución supera con creces la del microscopio electrónico de barrido (SEM), así como la del instrumento óptico de rugosidad. Datos tridimensionales en la superficie de la muestra para cumplir con los requisitos de investigación, producción e inspección de calidad cada vez más microscópicos.
2. Fuerza de interacción no destructiva entre la sonda y la superficie de la muestra de 10-8N o menos, mucho menor que la presión del instrumento de rugosidad del lápiz anterior, por lo que no habrá daños a la muestra, no hay haz de electrones del microscopio electrónico de barrido daño. Además, el microscopio electrónico de barrido requiere que se recubran muestras no conductoras, mientras que el microscopio de fuerza atómica no es necesario.
3. Amplia gama de aplicaciones, se puede utilizar para observación de superficies, determinación de tamaño, determinación de rugosidad de superficie, análisis de granularidad, protuberancias y hoyos del procesamiento estadístico, evaluación de las condiciones de formación de película, determinación del tamaño de la capa protectora de la paso, evaluación de la planitud de la película aislante entre capas, evaluación del recubrimiento VCD, evaluación del tratamiento de fricción del proceso de película direccional, análisis de defectos.
4. Fuertes funciones de procesamiento de software, su imagen tridimensional muestra su tamaño, ángulo de visión, color de visualización y brillo se pueden configurar libremente. Y puede elegir la visualización de red, contorno y línea. Macrogestión del procesamiento de imágenes, la forma de la sección y análisis de rugosidad, análisis morfológico y otras funciones.
