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 peralatan lain. proses preparasi sampel, untuk memperoleh gambaran morfologi tiga dimensi permukaan sampel. Serta dapat melakukan perhitungan kekasaran, ketebalan, lebar langkah, diagram blok, atau analisis ukuran partikel pada gambar morfologi 3D yang diperoleh dari pemindaian.
Mikroskop gaya atom dapat mendeteksi banyak sampel dan menyediakan data untuk penelitian permukaan, pengendalian produksi, atau pengembangan proses, yang tidak dapat disediakan oleh pengukur kekasaran permukaan pemindaian konvensional dan mikroskop elektron.
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, dan interaksi yang dihasilkan ketika probe menyentuh permukaan sampel terdeteksi dalam bentuk defleksi kantilever. Jarak antara permukaan sampel dan probe kurang dari 3-4 nm, dan gaya yang terdeteksi di antara keduanya kurang dari 10-8 N. Cahaya dari dioda laser difokuskan pada bagian belakang kantilever. Ketika kantilever dibengkokkan karena gaya, cahaya yang dipantulkan akan dibelokkan, dan fotodetektor yang peka terhadap posisi digunakan untuk mendeteksi sudut defleksi. Kemudian, data yang terkumpul diolah oleh komputer untuk memperoleh gambar tiga dimensi permukaan sampel.
Probe kantilever lengkap ditempatkan pada permukaan sampel yang dikontrol oleh pemindai piezoelektrik dan dipindai dalam tiga arah dengan lebar langkah akurasi 0,1 nm atau kurang. 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 merupakan umpan balik terhadap respons pemindaian, dimasukkan ke dalam komputer untuk diproses, sehingga menghasilkan gambar yang diamati (gambar 3D) dari permukaan sampel.
Ciri-ciri mikroskop gaya atom
1. Kemampuan resolusi tinggi jauh melebihi pemindaian mikroskop elektron (SEM) dan pengukur kekasaran optik. Data tiga dimensi pada permukaan sampel memenuhi persyaratan penelitian, produksi, dan pemeriksaan kualitas yang semakin mikroskopis.
2. Non destruktif, gaya interaksi antara probe dan permukaan sampel berada di bawah 10-8N, yang jauh lebih rendah dibandingkan tekanan pengukur kekasaran stylus tradisional. Oleh karena itu, tidak akan merusak sampel dan tidak ada masalah kerusakan berkas elektron dalam pemindaian mikroskop elektron. Selain itu, pemindaian mikroskop elektron memerlukan perlakuan pelapisan pada sampel non-konduktif, sedangkan mikroskop gaya atom tidak memerlukannya.
3. Ini memiliki berbagai aplikasi dan dapat digunakan untuk observasi permukaan, pengukuran ukuran, pengukuran kekasaran permukaan, analisis ukuran partikel, pemrosesan statistik tonjolan dan lubang, evaluasi kondisi pembentukan film, pengukuran langkah ukuran lapisan pelindung, evaluasi kerataan film isolasi antar lapisan, evaluasi pelapisan VCD, evaluasi proses perlakuan gesekan film berorientasi, analisis cacat, dll.
4. Perangkat lunak ini memiliki kemampuan pemrosesan yang kuat, dan tampilan gambar 3D-nya dapat dengan bebas mengatur ukuran, perspektif, warna tampilan, dan kilapnya. Dan jaringan, garis kontur, dan tampilan garis dapat dipilih. Manajemen makro dalam pengolahan citra, analisis bentuk dan kekasaran penampang, analisis morfologi, dan fungsi lainnya.
