परमाणु बल माइक्रोस्कोपी का कार्य सिद्धांत और अनुप्रयोग
परमाणु बल माइक्रोस्कोपी एक स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोप है जिसे स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोपी के मूल सिद्धांत के आधार पर विकसित किया गया है। परमाणु बल माइक्रोस्कोपी के उद्भव ने निस्संदेह नैनो प्रौद्योगिकी के विकास में एक प्रेरक भूमिका निभाई। स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोपी, परमाणु बल माइक्रोस्कोपी द्वारा प्रस्तुत, सूक्ष्मदर्शी की एक श्रृंखला है जो एक नमूने की सतह को स्कैन करने के लिए एक छोटी जांच का उपयोग करती है, जो उच्च आवर्धन अवलोकन प्रदान करती है। परमाणु बल माइक्रोस्कोपी स्कैनिंग विभिन्न प्रकार के नमूनों की सतह स्थिति की जानकारी प्रदान कर सकती है। पारंपरिक सूक्ष्मदर्शी की तुलना में, परमाणु बल माइक्रोस्कोपी का लाभ यह है कि यह वायुमंडलीय परिस्थितियों में उच्च आवर्धन पर नमूने की सतह का निरीक्षण कर सकता है, और अन्य की आवश्यकता के बिना, लगभग सभी नमूनों (सतह की चिकनाई के लिए कुछ आवश्यकताओं के साथ) के लिए उपयोग किया जा सकता है। नमूना सतह की त्रि-आयामी आकारिकी छवि प्राप्त करने के लिए नमूना तैयार करने की प्रक्रियाएँ। और स्कैनिंग से प्राप्त 3डी आकृति विज्ञान छवियों पर खुरदरापन गणना, मोटाई, चरण चौड़ाई, ब्लॉक आरेख, या कण आकार विश्लेषण कर सकता है।
परमाणु बल माइक्रोस्कोपी कई नमूनों का पता लगा सकती है और सतह अनुसंधान, उत्पादन नियंत्रण, या प्रक्रिया विकास के लिए डेटा प्रदान कर सकती है, जो पारंपरिक स्कैनिंग सतह खुरदरापन मीटर और इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप प्रदान नहीं कर सकते हैं।
मूलरूप आदर्श
परमाणु बल माइक्रोस्कोपी सतह आकृति विज्ञान को मापने के लिए एक नमूने की सतह और एक बारीक जांच की नोक के बीच परस्पर क्रिया बल (परमाणु बल) का उपयोग करती है।
जांच टिप एक छोटे कैंटिलीवर पर होती है, और जब जांच नमूने की सतह से संपर्क करती है तो उत्पन्न इंटरैक्शन को कैंटिलीवर विक्षेपण के रूप में पता लगाया जाता है। नमूना सतह और जांच के बीच की दूरी 3-4 एनएम से कम है, और उनके बीच पाया गया बल 10-8 एन से कम है। लेजर डायोड से प्रकाश कैंटिलीवर के पीछे केंद्रित होता है। जब ब्रैकट को बल की क्रिया के तहत मोड़ा जाता है, तो परावर्तित प्रकाश विक्षेपित हो जाता है, और विक्षेपण कोण का पता लगाने के लिए एक स्थिति संवेदनशील फोटोडिटेक्टर का उपयोग किया जाता है। फिर, एकत्रित डेटा को नमूना सतह की त्रि-आयामी छवि प्राप्त करने के लिए कंप्यूटर द्वारा संसाधित किया जाता है।
एक पूर्ण कैंटिलीवर जांच को पीजोइलेक्ट्रिक स्कैनर द्वारा नियंत्रित नमूने की सतह पर रखा जाता है और 0.1 एनएम या उससे कम सटीकता की चरण चौड़ाई के साथ तीन दिशाओं में स्कैन किया जाता है। आम तौर पर, नमूना सतह को विस्तार से स्कैन करते समय (XY अक्ष), कैंटिलीवर के विस्थापन प्रतिक्रिया द्वारा नियंत्रित Z-अक्ष को स्थिर और अपरिवर्तित रखा जाता है। ज़ेड-अक्ष मान, जो स्कैनिंग प्रतिक्रिया के लिए फीडबैक हैं, प्रसंस्करण के लिए कंप्यूटर में इनपुट होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप नमूना सतह की एक देखी गई छवि (3डी छवि) बनती है।
परमाणु बल माइक्रोस्कोपी की विशेषताएं
1. उच्च रिज़ॉल्यूशन क्षमता स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम) और ऑप्टिकल खुरदरापन मीटर से कहीं अधिक है। नमूने की सतह पर त्रि-आयामी डेटा अनुसंधान, उत्पादन और गुणवत्ता निरीक्षण की बढ़ती सूक्ष्म आवश्यकताओं को पूरा करता है।
2. गैर-विनाशकारी, जांच और नमूना सतह के बीच परस्पर क्रिया बल 10-8N से नीचे है, जो पारंपरिक स्टाइलस खुरदरापन मीटर के दबाव से बहुत कम है। इसलिए, यह नमूने को नुकसान नहीं पहुंचाएगा और इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी को स्कैन करने में कोई इलेक्ट्रॉन बीम क्षति की समस्या नहीं है। इसके अलावा, स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी को गैर-प्रवाहकीय नमूनों पर कोटिंग उपचार की आवश्यकता होती है, जबकि परमाणु बल माइक्रोस्कोपी को इसकी आवश्यकता नहीं होती है।
3. इसमें अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है और इसका उपयोग सतह अवलोकन, आकार माप, सतह खुरदरापन माप, कण आकार विश्लेषण, प्रोट्रूशियंस और गड्ढों की सांख्यिकीय प्रसंस्करण, फिल्म निर्माण स्थिति मूल्यांकन, सुरक्षात्मक परतों के आकार चरण माप, समतलता मूल्यांकन के लिए किया जा सकता है। इंटरलेयर इन्सुलेशन फिल्में, वीसीडी कोटिंग मूल्यांकन, उन्मुख फिल्मों का घर्षण उपचार प्रक्रिया मूल्यांकन, दोष विश्लेषण, आदि।
4. सॉफ़्टवेयर में मजबूत प्रसंस्करण क्षमताएं हैं, और इसका 3डी छवि डिस्प्ले स्वतंत्र रूप से अपना आकार, परिप्रेक्ष्य, डिस्प्ले रंग और चमक सेट कर सकता है। और नेटवर्क, कंटूर लाइन और लाइन डिस्प्ले का चयन किया जा सकता है। छवि प्रसंस्करण में मैक्रो प्रबंधन, क्रॉस-अनुभागीय आकार और खुरदरापन का विश्लेषण, आकृति विज्ञान विश्लेषण और अन्य कार्य।
