Vinnureglan og beiting frumeindakrafts smásjárskoðunar
Atómaflsmásjá er skönnunarsmásjá sem er þróuð á grundvelli grunnreglunnar um skönnun jarðganga smásjár. Tilkoma atómaflsmásjár hefur án efa verið drifkraftur í þróun nanótækni. Skannarannsóknarsmásjár, táknuð með frumeindakraftsmásjá, er röð smásjár sem nota lítinn rannsakanda til að skanna yfirborð sýnis, sem gefur mikla stækkunarathugun. Atómaflssmásjárskönnun getur veitt upplýsingar um yfirborðsástand ýmissa tegunda sýna. Í samanburði við hefðbundnar smásjár er kosturinn við atómaflsmásjá að hún getur fylgst með yfirborði sýnisins í mikilli stækkun við andrúmsloftsaðstæður og hægt er að nota það fyrir næstum öll sýni (með ákveðnum kröfum um yfirborðssléttleika), án þess að þörf sé á öðrum undirbúningsferli sýna, til að fá þrívíddarmynd af sýnisyfirborði. Og getur framkvæmt grófleikaútreikninga, þykkt, skrefbreidd, kubbaskýringarmynd eða kornastærðargreiningu á þrívíddarmyndafræðimyndum sem fengnar eru við skönnun.
Atómkraftssmásjárskoðun getur greint mörg sýni og veitt gögn fyrir yfirborðsrannsóknir, framleiðslustýringu eða vinnsluþróun, sem hefðbundnir skanna yfirborðsgrófleikamælar og rafeindasmásjár geta ekki veitt.
Grunnreglur
Atómkraftssmásjárskoðun notar víxlverkunarkraftinn (atómkraftinn) milli yfirborðs sýnis og enda fíns rannsakanda til að mæla formgerð yfirborðsins.
Kannunaroddurinn er á litlum cantilever og víxlverkunin sem myndast þegar neminn snertir yfirborð sýnisins er greindur í formi cantilever sveigju. Fjarlægðin milli sýnisyfirborðsins og rannsakandans er minni en 3-4 nm og krafturinn sem greinist á milli þeirra er minni en 10-8 N. Ljósið frá leysidíóðunni er fókusað á bakhlið burðarbúnaðarins. Þegar framhleypið er beygt undir áhrifum krafts sveigir endurkastað ljósið og stöðunæmur ljósnemi er notaður til að greina sveigjuhornið. Síðan eru söfnuð gögn unnin af tölvu til að fá þrívíddarmynd af yfirborði sýnisins.
Heill cantilever nemi er settur á yfirborð sýnisins sem er stjórnað af piezoelectric skanna og skannaður í þrjár áttir með þrepabreidd 0,1 nm eða minna í nákvæmni. Almennt, þegar sýnisyfirborðið er skannað í smáatriðum (XY ás), er Z-ásnum sem stjórnað er af tilfærsluviðbrögðum burðarþolsins haldið föstum og óbreyttum. Z-ás gildin, sem eru endurgjöf á skönnunarsvörunina, eru sett inn í tölvuna til vinnslu, sem leiðir til sýnilegrar myndar (3D mynd) af yfirborði sýnisins.
Eiginleikar atómaflssmásjár
1. Háupplausnargetan er langt umfram skönnun rafeindasmásjár (SEM) og sjónræna grófleikamæla. Þrívíddargögnin á yfirborði sýnisins uppfylla sífellt smásjárlegar kröfur um rannsóknir, framleiðslu og gæðaeftirlit.
2. Ekki eyðileggjandi, víxlverkunarkrafturinn á milli rannsakans og sýnisyfirborðsins er undir 10-8N, sem er mun lægri en þrýstingur hefðbundinna grófleikamæla. Þess vegna mun það ekki skemma sýnið og það er engin rafeindageislaskemmd vandamál við skönnun rafeindasmásjár. Að auki krefst skönnun rafeindasmásjár húðunarmeðferðar á óleiðandi sýnum, en frumeindakraftsmásjár krefst þess ekki.
3. Það hefur fjölbreytt úrval af forritum og er hægt að nota fyrir yfirborðsathugun, stærðarmælingu, yfirborðsgrófmælingu, kornastærðargreiningu, tölfræðilega vinnslu á útskotum og gryfjum, mat á ástandi filmumyndunar, stærðarþrepsmælingu á hlífðarlögum, flatleikamat á millilaga einangrunarfilmur, mat á VCD húðun, mat á núningsmeðferðarferli á stilltum filmum, gallagreining o.fl.
4. Hugbúnaðurinn hefur sterka vinnslugetu og þrívíddarmyndaskjár hans getur frjálslega stillt stærð, sjónarhorn, skjálit og gljáa. Og hægt er að velja net, útlínur og línuskjái. Fjölvastjórnun í myndvinnslu, greiningu á lögun og grófleika þversniðs, formfræðigreiningu og fleiri aðgerðir.
