مبدأ العمل وتطبيقات مجاهر القوة الذرية
1، المبادئ الأساسية
يستخدم مجهر القوة الذرية قوة التفاعل (القوة الذرية) بين سطح العينة وطرف مسبار دقيق لقياس شكل السطح.
يقع طرف المسبار على ناتئ مرن صغير، ويتم اكتشاف التفاعل الناتج عندما يتصل المسبار بسطح العينة في شكل انحراف ناتئ. المسافة بين سطح العينة والمسبار أقل من 3-4 نانومتر، والقوة المكتشفة بينهما أقل من 10-8 نيوتن. يتم تركيز الضوء الصادر من الصمام الثنائي الليزري على الجزء الخلفي من الكابولي. عندما ينحني الكابولي تحت تأثير القوة، ينحرف الضوء المنعكس، ويتم استخدام كاشف ضوئي حساس للموضع لحرف الزاوية. ثم تتم معالجة البيانات المجمعة بواسطة الكمبيوتر للحصول على صورة ثلاثية الأبعاد لسطح العينة.
يتم وضع مسبار ناتئ كامل على سطح العينة التي يتم التحكم فيها بواسطة ماسح ضوئي كهرضغطي ويتم مسحه ضوئيًا في ثلاثة اتجاهات بعرض خطوة يبلغ 0.1 نانومتر أو أقل بدقة أفقية. بشكل عام، عند مسح سطح العينة بالتفصيل (المحور XY)، يظل المحور Z - الذي يتم التحكم فيه بواسطة ردود فعل الإزاحة للكابولي ثابتًا ودون تغيير. يتم إدخال قيم المحور Z- التي توفر تعليقات حول استجابة المسح في الكمبيوتر للمعالجة، مما يؤدي إلى صورة ملاحظة (صورة ثلاثية الأبعاد) لسطح العينة.
خصائص مجهر القوة الذرية
1. إن القدرة-عالية الدقة تتجاوز بكثير قدرة المجاهر الإلكترونية الماسحة (SEM) وأجهزة قياس الخشونة الضوئية. تلبي البيانات-ثلاثية الأبعاد الموجودة على سطح العينة المتطلبات المجهرية المتزايدة للبحث والإنتاج وفحص الجودة.
2. غير مدمر، قوة التفاعل بين المسبار وسطح العينة أقل من 10-8N، وهو أقل بكثير من ضغط أجهزة قياس خشونة القلم التقليدية. لذلك، لن يؤدي ذلك إلى إتلاف العينة ولا توجد مشكلة تلف شعاع الإلكترون عند إجراء الفحص المجهري الإلكتروني. بالإضافة إلى ذلك، يتطلب المجهر الإلكتروني الماسح معالجة الطلاء على العينات غير الموصلة، في حين أن مجهر القوة الذرية لا يتطلب ذلك.
3. لديها مجموعة واسعة من التطبيقات ويمكن استخدامها لمراقبة السطح، وقياس الحجم، وقياس خشونة السطح، وتحليل حجم الجسيمات، والمعالجة الإحصائية للنتوءات والحفر، وتقييم ظروف تكوين الفيلم، وقياس حجم خطوة الطبقات الواقية، وتقييم التسطيح لأفلام العزل البينية، وتقييم طلاء VCD، وتقييم عملية معالجة الاحتكاك للأفلام الموجهة، وتحليل العيوب، وما إلى ذلك.
4. يتمتع البرنامج بقدرات معالجة قوية، ويمكن ضبط حجم عرض الصور ثلاثية الأبعاد وزاوية العرض ولون العرض واللمعان بحرية. ويمكن اختيار الشبكة والخطوط الكنتورية وعروض الخطوط. الإدارة الكلية لمعالجة الصور، وتحليل-شكل المقطع العرضي والخشونة، وتحليل الشكل، ووظائف أخرى.
