Egwyddor Weithredol a Chymhwyso Microsgopau Grym Atomig
Mae microsgop grym atomig yn ficrosgop chwiliwr sganio a ddatblygwyd yn seiliedig ar egwyddorion sylfaenol microsgop twnelu sganio. Yn ddiamau, chwaraeodd ymddangosiad microsgopeg grym atomig rôl yrru yn natblygiad nanotechnoleg. Mae microsgopeg stiliwr sganio, a gynrychiolir gan ficrosgopeg grym atomig, yn gyfres o ficrosgopau sy'n defnyddio stiliwr bach i sganio wyneb sampl, gan ddarparu arsylwad chwyddedig uchel. Gall sganio microsgopeg grym atomig ddarparu gwybodaeth cyflwr arwyneb gwahanol fathau o samplau. O'i gymharu â microsgopau confensiynol, mantais microsgopeg grym atomig yw y gall arsylwi arwyneb samplau ar chwyddhad uchel o dan amodau atmosfferig, a gellir ei ddefnyddio ar gyfer bron pob sampl (gyda gofynion penodol ar gyfer llyfnder arwyneb), heb yr angen am driniaethau paratoi sampl eraill, i gael tri delwedd morffoleg dimensiwn o'r arwyneb sampl. A gall gyflawni cyfrifiad garwedd, trwch, lled cam, diagram bloc neu ddadansoddiad maint gronynnau ar y ddelwedd morffoleg tri dimensiwn a gafwyd o sganio.
Gall microsgopeg grym atomig ganfod llawer o samplau, darparu data ar gyfer ymchwil arwyneb a rheoli cynhyrchu neu ddatblygu prosesau, na ellir eu darparu gan fesuryddion garwedd arwyneb sganio confensiynol a microsgopau electron.
1, Egwyddorion sylfaenol
Mae microsgopeg grym atomig yn defnyddio'r grym rhyngweithio (grym atomig) rhwng wyneb sampl a blaen stiliwr mân i fesur morffoleg yr arwyneb.
Mae blaen y stiliwr ar gantilifr bach hyblyg, ac mae'r rhyngweithiad a gynhyrchir pan fydd y stiliwr yn cysylltu ag arwyneb y sampl yn cael ei ganfod ar ffurf gwyriad cantilifer. Mae'r pellter rhwng arwyneb y sampl a'r stiliwr yn llai na 3-4nm, ac mae'r grym a ganfyddir rhyngddynt yn llai na 10-8N. Mae'r golau o'r deuod laser yn canolbwyntio ar gefn y cantilifer. Pan fydd y cantilifer yn plygu o dan weithrediad grym, mae'r golau adlewyrchiedig yn cael ei allwyro, a defnyddir ffotosynhwyrydd sy'n sensitif i safle i wyro'r ongl. Yna, mae'r data a gasglwyd yn cael ei brosesu gan gyfrifiadur i gael delwedd tri dimensiwn o arwyneb y sampl.
Rhoddir stiliwr cantilifer cyflawn ar wyneb y sampl a reolir gan sganiwr piezoelectrig a'i sganio i dri chyfeiriad gyda lled cam o 0.1 nm neu lai mewn cywirdeb llorweddol. Yn gyffredinol, wrth sganio arwyneb y sampl yn fanwl (echel XY), mae'r echelin Z a reolir gan adborth dadleoli'r cantilifer yn aros yn sefydlog ac yn ddigyfnewid. Mae'r gwerthoedd echel Z sy'n rhoi adborth ar yr ymateb sganio yn cael eu mewnbynnu i'r cyfrifiadur i'w prosesu, gan arwain at ddelwedd arsylwi (delwedd 3D) o arwyneb y sampl.
