Principe de fonctionnement de la microscopie à force atomique et ses applications
Le microscope à force atomique est un microscope à sonde à balayage développé sur le principe 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 un terme général désignant une série de microscopes qui utilisent une petite sonde pour balayer la surface d'un échantillon, fournissant ainsi des observations à fort grossissement. Les analyses AFM fournissent des informations sur l’état de surface de différents types d’échantillons. Par rapport aux microscopes conventionnels, l'avantage de l'AFM est qu'il peut être utilisé pour observer la surface d'un échantillon à fort grossissement dans des conditions atmosphériques, et peut être utilisé pour presque tous les échantillons (avec certaines exigences en matière de finition de surface) sans avoir besoin d'aucun microscope. autre préparation d'échantillon pour obtenir une image topographique tridimensionnelle de la surface de l'échantillon. L’image 3D numérisée peut être utilisée pour le calcul de rugosité, l’épaisseur, la largeur de pas, le box plot ou l’analyse de granularité.
La microscopie à force atomique peut examiner de nombreux échantillons, fournissant ainsi des données pour les études de surface et le contrôle de la production ou le développement de processus que les rugosimètres à balayage et les microscopes électroniques classiques ne peuvent pas fournir.
Principe de base
La microscopie à force atomique utilise la force d'interaction (force atomique) entre la surface de l'échantillon testé et une pointe de sonde fine pour mesurer la topographie de la surface.
La pointe de la sonde se trouve sur un petit porte-à-faux de bremsstrahlung, et lorsque la sonde touche la surface de l'échantillon, l'interaction résultante 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, inférieure à 10-8 N. La lumière de la diode laser est focalisée sur l'arrière du porte-à-faux. Lorsque le porte-à-faux se plie sous la force, la lumière réfléchie est déviée, à l'aide d'un angle de déviation du photodétecteur sensible aux bits. Les données collectées sont ensuite traitées par un ordinateur pour obtenir une image tridimensionnelle de la surface de l'échantillon.
Une sonde en porte-à-faux complète, placée sur la surface de l'échantillon sous le contrôle d'un scanner piézoélectrique, est balayée dans trois directions par pas de 0,1 nm ou moins à un niveau de précision. Généralement, le déplacement du porte-à-faux reste fixe sous l'action de l'axe Z de la commande par rétroaction lorsque la surface de l'échantillon est balayée en détail (axe XY). En réponse au balayage, la valeur de retour de l'axe Z est entrée dans le traitement informatique, ce qui entraîne l'observation de l'image de la surface de l'échantillon (image 3D).
Caractéristiques du microscope à force atomique
1. La capacité haute résolution dépasse de loin le microscope électronique à balayage (SEM), ainsi que l'instrument de rugosité optique. Données tridimensionnelles sur la surface de l'échantillon pour répondre aux exigences de recherche, de production, d'inspection qualité de plus en plus microscopiques.
2. Force d'interaction non destructive de la sonde et de la surface de l'échantillon de 10-8 N ou moins, bien inférieure à la pression précédente de l'instrument de rugosité du stylet, de sorte qu'il n'y aura aucun dommage à l'échantillon, il n'y a pas de faisceau électronique de microscope électronique à balayage. dommage. De plus, le microscope électronique à balayage nécessite le revêtement d'échantillons non conducteurs, alors que le microscope à force atomique n'est pas nécessaire.
3. Large gamme d'applications, peut être utilisé pour l'observation de surface, la détermination de la taille, la détermination de la rugosité de surface, l'analyse de la granularité, les saillies et les creux du traitement statistique, l'évaluation des conditions filmogènes, la taille de la couche protectrice de la détermination du étape, l'évaluation de la planéité du film isolant intercouche, l'évaluation du revêtement VCD, l'évaluation du traitement par friction du processus de film directionnel, l'analyse des défauts.
4. Fonctions de traitement logiciel puissantes, son image tridimensionnelle affiche sa taille, son angle de vision, sa couleur d'affichage et sa brillance peuvent être librement réglées. Et peut choisir l'affichage du réseau, du contour et de la ligne. Gestion macro du traitement d'image, de la forme de la section et analyse de rugosité, analyse morphologique et autres fonctions.
