Microscopes à force atomique et leurs applications
Le microscope à force atomique est un microscope à sonde à balayage développé sur la base des principes de base du microscope à effet tunnel. L’émergence de la microscopie à force atomique a sans aucun doute joué un rôle moteur dans le développement des nanotechnologies. La microscopie à sonde à balayage, représentée par la microscopie à force atomique, est une série de microscopes qui utilisent une petite sonde pour scanner la surface d'un échantillon, fournissant ainsi une observation à fort grossissement. L'analyse par microscopie à force atomique peut fournir des informations sur l'état de surface de différents types d'échantillons. Par rapport aux microscopes conventionnels, l'avantage de la microscopie à force atomique est qu'elle peut observer la surface des échantillons à fort grossissement dans des conditions atmosphériques et peut être utilisée pour presque tous les échantillons (avec certaines exigences de douceur de surface), sans avoir besoin d'autres traitements de préparation des échantillons, pour obtenir des images morphologiques tridimensionnelles de la surface de l'échantillon. Et il peut effectuer des calculs de rugosité, d'épaisseur, de largeur de pas, de diagramme fonctionnel ou d'analyse de la taille des particules sur l'image morphologique tridimensionnelle -obtenue par numérisation.
La microscopie à force atomique peut détecter de nombreux échantillons et fournir des données pour la recherche sur les surfaces et le contrôle de la production ou le développement de processus, ce qui ne peut pas être fourni par les rugosimètres à balayage et les microscopes électroniques classiques.
1, principes de base
La microscopie à force atomique utilise la force d'interaction (force atomique) entre la surface d'un échantillon et la pointe d'une sonde fine pour mesurer la morphologie de la surface.
La pointe de la sonde se trouve sur un petit porte-à-faux flexible et l'interaction générée lorsque la sonde entre en contact avec la surface de l'échantillon est détectée sous la forme d'une déviation en porte-à-faux. La distance entre la surface de l'échantillon et la sonde est inférieure à 3-4 nm et la force détectée entre eux est inférieure à 10-8N. La lumière de la diode laser est focalisée sur l’arrière du cantilever. Lorsque le porte-à-faux se plie sous l'action d'une force, la lumière réfléchie est déviée et un photodétecteur sensible à la position est utilisé pour dévier l'angle. Ensuite, les données collectées sont traitées par un ordinateur pour obtenir une image tridimensionnelle de la surface de l'échantillon.
Une sonde en porte-à-faux complète est placée sur la surface de l'échantillon contrôlée par un scanner piézoélectrique et balayée dans trois directions avec une largeur de pas de 0,1 nm ou moins avec une précision horizontale. Généralement, lors du balayage détaillé de la surface de l'échantillon (axe XY), l'axe Z- contrôlé par le retour de déplacement du cantilever reste fixe et inchangé. Les valeurs de l'axe Z- qui fournissent des informations sur la réponse de numérisation sont entrées dans l'ordinateur pour traitement, ce qui donne lieu à une image d'observation (image 3D) de la surface de l'échantillon.
