Microscope à force atomique et son application
Le microscope à force atomique est un microscope à sonde à balayage développé à partir du principe de base du microscope à effet tunnel. L'émergence du microscope à force atomique a sans aucun doute joué un rôle dans la promotion du développement des nanotechnologies. Le microscope à sonde à balayage représenté par le microscope à force atomique est un terme général désignant une série de microscopes qui utilisent une petite sonde pour balayer la surface de l'échantillon afin de fournir une observation à fort grossissement. Le balayage AFM peut fournir des informations sur l'état de surface de divers types d'échantillons. Par rapport aux microscopes conventionnels, l'avantage de la microscopie à force atomique est qu'elle peut observer la surface de l'échantillon à fort grossissement dans des conditions atmosphériques, et peut être utilisée pour presque tous les échantillons (avec certaines exigences pour la finition de surface), sans autre traitement de préparation d'échantillon, le la surface de l'échantillon peut être obtenue image 3D de la. Il peut également effectuer des calculs de rugosité, d'épaisseur, de largeur de pas, de schéma fonctionnel ou d'analyse de la taille des particules sur l'image topographique 3D numérisée.
L'AFM peut détecter de nombreux échantillons et fournir des données pour la recherche de surface et le contrôle de la production ou le développement de processus, qui ne peuvent pas être fournies par les rugosimètres de surface à balayage conventionnels et les microscopes électroniques.
1. Principes de base
Le microscope à force atomique utilise la force d'interaction (force atomique) entre la surface de l'échantillon de détection et la minuscule pointe de la sonde pour mesurer la topographie de la surface.
La pointe de la sonde se trouve sur un petit porte-à-faux flexible, et lorsque la sonde touche la surface de l'échantillon, l'interaction résultante est détectée sous la forme d'une déviation du porte-à-faux. La distance entre la surface de l'échantillon et la sonde est inférieure à 3-4nm, et la force détectée entre eux est inférieure à 10-8N. La lumière d'une diode laser est focalisée à 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 à la position. Ensuite, les données collectées sont traitées par ordinateur pour obtenir une image tridimensionnelle de la surface de l'échantillon.
La sonde en porte-à-faux complète est placée sur la surface de l'échantillon contrôlé par le scanner piézoélectrique et balayée dans trois directions avec une largeur de pas de 0.1nm ou moins. En règle générale, l'axe Z contrôlé par rétroaction de déplacement du porte-à-faux reste constant pendant qu'un balayage détaillé (axe XY) est effectué sur la surface de l'échantillon. La valeur de l'axe Z qui est le retour de la réponse de balayage est entrée dans l'ordinateur pour traitement, et l'image d'observation (image 3D) de la surface de l'échantillon est obtenue.
Deuxièmement, les caractéristiques du microscope à force atomique
1. Les capacités de haute résolution dépassent de loin celles des microscopes électroniques à balayage (MEB) et des rugosimètres optiques. Les données tridimensionnelles de la surface de l'échantillon répondent aux exigences de plus en plus microscopiques de la recherche, de la production et du contrôle qualité.
2. Non destructif, la force d'interaction entre la sonde et la surface de l'échantillon est inférieure à 10-8 N, ce qui est bien inférieur à la pression du rugosimètre à stylet précédent, de sorte qu'il n'endommagera pas l'échantillon, et là n'y a pas de problème d'endommagement par faisceau d'électrons dans le microscope électronique à balayage. De plus, la microscopie électronique à balayage nécessite le revêtement d'échantillons non conducteurs, contrairement à la microscopie à force atomique.
3. Il peut être utilisé dans un large éventail d'applications, telles que l'observation de surface, la mesure de la taille, la mesure de la rugosité de surface, l'analyse de la taille des particules, le traitement statistique des saillies et des piqûres, l'évaluation des conditions de formation du film, la mesure des étapes de taille de la couche protectrice, la planéité évaluation des films isolants intercouches, évaluation du revêtement VCD, évaluation du processus de traitement par friction du film orienté, analyse des défauts, etc.
4. Le logiciel dispose de fonctions de traitement puissantes et sa taille d'affichage d'image tridimensionnelle, son angle de vue, sa couleur d'affichage et sa brillance peuvent être définis librement. Et peut choisir le réseau, la ligne de contour, l'affichage de la ligne. Gestion macro du traitement d'image, analyse de la forme et de la rugosité de la section, analyse de la topographie et autres fonctions.
