Prinsip Kerja dan Penerapan Mikroskop Gaya Atom
Mikroskop gaya atom adalah mikroskop probe pemindaian yang dikembangkan berdasarkan prinsip dasar pemindaian mikroskop terowongan. Munculnya mikroskop kekuatan atom tidak diragukan lagi memainkan peran pendorong dalam pengembangan nanoteknologi. Mikroskop probe pemindaian, diwakili oleh mikroskop kekuatan atom, adalah serangkaian mikroskop yang menggunakan probe kecil untuk memindai permukaan sampel, memberikan observasi pembesaran tinggi. Pemindaian mikroskop gaya atom dapat memberikan informasi keadaan permukaan berbagai jenis sampel. Dibandingkan dengan mikroskop konvensional, keunggulan mikroskop gaya atom adalah dapat mengamati permukaan sampel dengan perbesaran tinggi dalam kondisi atmosfer, dan dapat digunakan untuk hampir semua sampel (dengan persyaratan kehalusan permukaan tertentu), tanpa memerlukan perlakuan preparasi sampel lainnya, untuk memperoleh gambar morfologi tiga-dimensi permukaan sampel. Dan dapat melakukan perhitungan kekasaran, ketebalan, lebar langkah, diagram blok atau analisis ukuran partikel pada gambar morfologi tiga dimensi-yang diperoleh dari pemindaian.
Mikroskop gaya atom dapat mendeteksi banyak sampel, menyediakan data untuk penelitian permukaan dan pengendalian produksi atau pengembangan proses, yang tidak dapat disediakan oleh pengukur kekasaran permukaan pemindaian konvensional dan mikroskop elektron.
1, Prinsip dasar
Mikroskop gaya atom menggunakan gaya interaksi (gaya atom) antara permukaan sampel dan ujung probe halus untuk mengukur morfologi permukaan.
Ujung probe berada pada kantilever kecil yang fleksibel, dan interaksi yang dihasilkan ketika probe menyentuh permukaan sampel terdeteksi dalam bentuk defleksi kantilever. Jarak antara permukaan sampel dan probe kurang dari 3-4nm, dan gaya yang terdeteksi di antara keduanya kurang dari 10-8N. Cahaya dari dioda laser difokuskan pada bagian belakang kantilever. Ketika kantilever membungkuk di bawah pengaruh gaya, cahaya yang dipantulkan dibelokkan, dan fotodetektor yang peka terhadap posisi digunakan untuk membelokkan sudut. Kemudian, data yang terkumpul diolah oleh komputer untuk memperoleh gambar tiga dimensi permukaan sampel.
Probe kantilever lengkap ditempatkan pada permukaan sampel yang dikendalikan oleh pemindai piezoelektrik dan dipindai dalam tiga arah dengan lebar langkah 0,1 nm atau kurang dalam akurasi horizontal. Umumnya, saat memindai permukaan sampel secara detail (sumbu XY), sumbu Z-yang dikontrol oleh umpan balik perpindahan kantilever tetap dan tidak berubah. Nilai sumbu Z-yang memberikan umpan balik pada respons pemindaian dimasukkan ke komputer untuk diproses, menghasilkan gambar observasi (gambar 3D) dari permukaan sampel.
