परमाणु बल माइक्रोस्कोपी का कार्य सिद्धांत और इसके अनुप्रयोग
परमाणु बल सूक्ष्मदर्शी स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोप के मूल सिद्धांत पर विकसित एक स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोप है। परमाणु बल माइक्रोस्कोपी के उद्भव ने निस्संदेह नैनो प्रौद्योगिकी के विकास में एक प्रेरक भूमिका निभाई है। स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोपी, परमाणु बल माइक्रोस्कोपी द्वारा दर्शाया गया, माइक्रोस्कोप की एक श्रृंखला के लिए एक सामान्य शब्द है जो एक नमूने की सतह पर स्कैन करने के लिए एक छोटी जांच का उपयोग करता है, इस प्रकार उच्च आवर्धन अवलोकन प्रदान करता है। AFM स्कैन विभिन्न प्रकार के नमूनों की सतह की स्थिति के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं। पारंपरिक माइक्रोस्कोप की तुलना में, AFM का लाभ यह है कि इसका उपयोग वायुमंडलीय परिस्थितियों में उच्च आवर्धन पर नमूने की सतह का निरीक्षण करने के लिए किया जा सकता है, और इसका उपयोग लगभग सभी नमूनों (सतह खत्म करने के लिए कुछ आवश्यकताओं के साथ) के लिए किया जा सकता है, बिना किसी अन्य नमूना तैयारी की आवश्यकता के नमूना सतह की त्रि-आयामी स्थलाकृतिक छवि प्राप्त करने के लिए। स्कैन की गई 3D छवि का उपयोग खुरदरापन गणना, मोटाई, चरण चौड़ाई, बॉक्स प्लॉट या ग्रैन्युलैरिटी विश्लेषण के लिए किया जा सकता है।
परमाणु बल माइक्रोस्कोपी कई नमूनों की जांच कर सकती है, तथा सतह अध्ययन और 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।
बुनियादी सिद्धांत
परमाणु बल माइक्रोस्कोपी में सतह की स्थलाकृति को मापने के लिए परीक्षण नमूने की सतह और एक महीन जांच टिप के बीच परस्पर क्रिया बल (परमाणु बल) का उपयोग किया जाता है।
जांच की नोक एक छोटे ब्रेम्सट्राहलंग कैंटिलीवर पर होती है, और जब जांच नमूना सतह को छूती है, तो परिणामी अंतःक्रिया कैंटिलीवर विक्षेपण के रूप में पता चलती 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। जैसे ही कैंटिलीवर बल के नीचे झुकता है, परावर्तित प्रकाश को बिट-सेंसिटिव फोटोडिटेक्टर विक्षेपण कोण का उपयोग करके विक्षेपित 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, जिसे पीजोइलेक्ट्रिक स्कैनर के नियंत्रण में नमूना सतह पर रखा जाता है, को सटीकता स्तर पर 0.1 एनएम या उससे कम के चरणों में तीन दिशाओं में स्कैन किया जाता है। आम तौर पर, कैंटिलीवर के विस्थापन को फीडबैक नियंत्रण के Z-अक्ष की क्रिया के तहत स्थिर रखा जाता है क्योंकि नमूना सतह को विस्तार से (XY-अक्ष) स्वीप किया जाता है। स्कैनिंग के जवाब में फीडबैक Z-अक्ष मान कंप्यूटर प्रोसेसिंग में इनपुट किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप नमूना सतह छवि (3D छवि) का अवलोकन होता है।
परमाणु बल माइक्रोस्कोप की विशेषताएं
1. उच्च संकल्प क्षमता स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (एसईएम) से कहीं अधिक है, साथ ही ऑप्टिकल खुरदरापन साधन भी है। नमूना सतह पर त्रि-आयामी डेटा अनुसंधान, उत्पादन, गुणवत्ता निरीक्षण की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए अधिक से अधिक सूक्ष्म है।
2. गैर-विनाशकारी, जांच और नमूना सतह संपर्क बल 10-8N या उससे कम, पिछले स्टाइलस खुरदरापन उपकरण दबाव से बहुत कम है, इसलिए नमूने को कोई नुकसान नहीं होगा, कोई स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप इलेक्ट्रॉन बीम क्षति नहीं है। इसके अलावा, स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप को गैर-प्रवाहकीय नमूनों को लेपित करने की आवश्यकता होती है, जबकि परमाणु बल माइक्रोस्कोप की आवश्यकता नहीं होती है।
3. अनुप्रयोगों की विस्तृत श्रृंखला, सतह अवलोकन, आकार निर्धारण, सतह खुरदरापन निर्धारण, दानेदार विश्लेषण, सांख्यिकीय प्रसंस्करण के उभार और गड्ढे, फिल्म बनाने की स्थिति का मूल्यांकन, कदम के निर्धारण की सुरक्षात्मक परत का आकार, इंटरलेयर इन्सुलेट फिल्म समतलता मूल्यांकन, वीसीडी कोटिंग मूल्यांकन, दिशात्मक फिल्म प्रक्रिया के घर्षण उपचार का मूल्यांकन, दोष विश्लेषण के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।
4. मजबूत सॉफ्टवेयर प्रसंस्करण कार्य, इसकी त्रि-आयामी छवि इसका आकार, देखने का कोण, प्रदर्शन रंग, चमक स्वतंत्र रूप से सेट किया जा सकता है। और नेटवर्क, समोच्च, रेखा प्रदर्शन चुन सकते हैं। छवि प्रसंस्करण के मैक्रो प्रबंधन, अनुभाग का आकार और खुरदरापन विश्लेषण, रूपात्मक विश्लेषण और अन्य कार्य।
