原子間力顕微鏡の動作原理と応用
1、基本原則
原子間力顕微鏡では、試料の表面と細いプローブの先端との間の相互作用力（原子間力）を利用して表面形態を測定します。
プローブの先端は小さな柔軟なカンチレバー上にあり、プローブがサンプル表面に接触したときに生じる相互作用はカンチレバーのたわみの形で検出されます。サンプル表面とプローブ間の距離は 3-4nm 未満であり、それらの間で検出される力は 10-8N 未満です。レーザーダイオードからの光はカンチレバーの背面に集束します。力の作用によりカンチレバーが曲がると、反射光が偏向され、位置感知型光検出器を使用して角度を偏向させます。次に、収集したデータをコンピュータで処理して、試料表面の三次元画像を取得します。
完成したカンチレバープローブは、圧電スキャナーによって制御されるサンプル表面に配置され、水平精度で 0.1 nm 以下のステップ幅で 3 方向にスキャンされます。一般に、サンプル表面 (XY 軸) を詳細にスキャンする場合、カンチレバーの変位フィードバックによって制御される Z- 軸は固定されたままで変化しません。走査応答をフィードバックするZ-軸の値はコンピュータに入力されて処理され、試料表面の観察画像（3D画像）が得られます。
原子間力顕微鏡の特徴
1. 高分解能能力は、走査型電子顕微鏡 (SEM) や光学式粗さ計をはるかに上回ります。-。サンプル表面の 3 次元データは、研究、生産、品質検査におけるますます微細な要件を満たします。-
2. 非破壊的で、プローブとサンプル表面間の相互作用力は 10-8N 未満であり、従来のスタイラス式粗さ計の圧力よりもはるかに低くなります。したがって、試料に損傷を与えることはなく、走査型電子顕微鏡の電子線損傷の問題もありません。さらに、走査型電子顕微鏡では非導電性サンプルのコーティング処理が必要ですが、原子間力顕微鏡ではその必要はありません。
3. 応用範囲が広く、表面観察、寸法測定、表面粗さ測定、粒径解析、凹凸の統計処理、成膜条件の評価、保護層の寸法段差測定、層間絶縁膜の平坦性評価、VCDコーティング評価、配向膜の摩擦処理工程の評価、欠陥解析などに使用できます。
4. 強力な処理能力を備えたソフトウェアで、3D 画像の表示サイズ、視野角、表示色、光沢などを自由に設定できます。また、ネットワーク表示、等高線表示、ライン表示が選択可能です。画像処理のマクロ管理、断面形状や粗さの解析、形態解析などの機能。
