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原子力显微镜

原子力显微镜(AFM)

Atomic force microscope (AFM)

原子力显微镜是将在微小扁簧的顶端装有尖细探针的悬臂靠近样本表面直至距离为数nm 的地方,通过探针顶端的原子与样本原子之间产生的原子力测量样本的凹凸情况。原子力显微镜为使原子力稳定(悬臂挠度稳定),向压电式扫描仪发送反馈并进行扫描。
测量压电式扫描仪接收到的位移量,可获取Z 轴位移,也就是表面结构。

测量压电式扫描仪位移量的方法通常采用光学杠杆方式,即向悬臂背面照射激光,通过将反射光分成4份(或2份)的光电二极管进行检测。


优点 缺点
  • - 分辨率(可分辨出2点的最小距离)高。
  • - 可以进行超高倍率的三维测量。也可以进行数据后加工处理。
  • - 可在大气中进行观测,无需预处理样本。
  • - 能分析物理性能(电性能、磁性能、摩擦/粘弹性等)。
  • - 不能测量低倍率(广范围)或凹凸较大(高低差在数μm以上)的样本。
  • - 很难定位。要从大视野缩小至狭小区域,每件样本所需的解析时间较长。
  • - 不能测量大型样本。(需要预处理或加工)
  • - 较难操作,要能够熟练更换悬臂等。

测量范围狭小

AFM 是可测量极微小范围的三维形状的放大观测仪器。与SEM不同,可以数值形式获取高度数据,因此可以进行样本量化或数据后加工处理。并且可在一般环境中直接测量,不受样本预处理和导电性等的限制。但正由于具有高分辨率,反而会受到测量范围(XYZ)较狭窄的限制。另外,对于正确将探针定位到测量位置、将悬臂安装到指定位置等必要操作都需要熟练掌握。



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