آنالیز AFM

آنالیز AFM

آنالیز میکروسکوپ نیروی اتمی یا AFM که عبارت است از (Atomic Force Microscope (AFM یکی از انواع میکروسکوپ های خانواده میکروسکوپ های روبشی می‌باشد که توانایی تصویر برداری از سطوح گوناگون را دارد. این میکروسکوپ توانایی تصویر برداری از کلیه سطوح از جمله سطوح غیر رسانا را نیز دارد و در دو حالت تماسی و غیر تماسی تصویر برداری را انجام می دهد. اساس ایجاد تصویر در میکروسکوپ AFM، نیروی مابین نوک سوزن میکروسکوپ و سطح نمونه می‌باشد. سطح ماده با یک سوزن با قطر نوک حدود ۱۰۰ آنگستروم روبش می شود. سوزن میکروسکوپ در بخش انتهایی یک تیرک یا cantilever به طول حدودی ۱۰۰ تا ۲۰۰ میکرو متر قرار گرفته است که عموماً از موادی سیلیکون ساخته شده است که تیرک به یک پیزوالکتریک متصل می باشد. هنگامی که سوزن روی سطح ماده حرکت می کند به دلیل پستی بلندی های سطح ماده، نیرویی از سمت ماده به سوزن اعمال می شود که این امر باعث خمش و یا انحراف تیرک می گردد. این انحرافات رابطه مستقیم با نیروی وارد شده به سوزن دارد. آشکارساز AFM با محاسبه این انحرافات در حین روبش سطح ماده میزان پستی و بلندی هر نقطه از سطح را بدست می‌آورد و نرم افزار دستگاه این امکان را دارد تا تصویر پردازش شده‌ای از پستی و بلندی های سطحی (توپوگرافی سطحی) را ایجاد کند.

یکی از کاربرد‌های مهم آنالیز AFM به غیر تصویر برداری، اندازه گیری زبری سطح مخصوصاً زبری‌های نانو متری است که اندازه گیری این زبری‌ها با تصویر برداری SEM ممکن نیست و یا دشوار است. یکی از کاربرد‌های دیگر AFM، اندازه گیری ضخامت پوشش‌های نانو متری است. برای اندازه گیری ضخامت پوشش به وسیله AFM قبل از پوشش‌دهی باید بخشی از نمونه با یک لایه (مانند چسب نواری یا پوشش پلیمری) پوشانده شود و بعد از پوشش‌دهی لایه پوشاننده حذف شود تا منطقه آی از نمونه بدون پوشش باشد، بعد می توان با بررسی ارتفاع نمونه ضخامت پوشش را بدست آورد. بر این مبنا AFM کاربرد‌های متنوعی و گسترده‌ای در زمینه‌های مختلف علمی و پژوهشی دارد.

کاربردهای آنالیز AFM

• تصویر برداری سه بعدی از سطوح مختلف
• اندازه گیری زبری
• اندازه گیری ضخامت پوشش
• بررسی ساختار سه بعدی نمونه‌های لیتوگرافی
• اندازه گیری سختی نمونه در نقاط مختلف نمونه (نانو سختی سنجی)
• تعیین مدول الاستیک در مناطق مختلف نمونه

  شرایط نمونه برای آنالیز AFM

  برای انجام آنالیز AFM نمونه‌ها باید ابعادی کوچکتر از ۲۰ در ۲۰ میلی‌متر داشته باشند و ضخامت نمونه کمتر از ۵ میلی‌متر داشته باشد. برای تصویر برداری از نمونه‌های پودری باید ابتدا متقاضی نمونه را در محیط مناسب (آب، الکل، استون و …) دیسپرس کند و چند قطره از کلویید بدست آمده را روی لام بریزد و اجازه دهد تا کاملا خشک شود و سپس لام (ابعاد لام باید در اندازه مجاز باشد) را برای آنالیز ارسال کند. برای استفاده از مد تماسی سطح نمونه باید صاف باشد (زبری کمتر از ۵ میکرومتر) و نمونه سخت باشد.

  نتایج آنالیز AFM به صورت زیر ارائه می‌شود:

  نتایج آزمون AFM  به صورت داده‌های خام است که برای تبدیل شدن به تصویر نیازمند پردازش نرم افزاری است از این رو نتایج آنالیز AFM به صورت یک پوشه ارسال می‌شود که این پوشه حاوی یک عکس پردازش شده برای هر نمونه، فایل خام نتایج و یک نرم افزار برای تحلیل نتایج عکس‌ها است.  با استفاده از نرم افزار می‌توان نمای دید، زاویه تابش نور، رنگ و  سایر مشخصات تصویر را تغییر داد تا به تصویر مناسب رسید.

• سوالات متداول آنالیز AFM

  روش انجام آنالیز AFM چگونه است؟ حالت تماسی است یا غیر تماسی؟

  روش اصلی انجام آنالیز حالت تماسی است. با این حال برای نمونه های نرم و لاستیکی می تواند در حالت غیر تماسی نیز انجام داد. جهت انجام آنالیز در حالت غیر تماسی با پذیرش مهامکس هماهنگی های لازم را انجام بدهید.

  نوع نمونه من باید به چه صورت باشد؟

  نمونه آنالیز AFM در حالت کلی به صورت نمونه های فیلمی و با سطح صاف است. اگر نمونه شما محلول یا پودری است، ابتدا باید محلول یا پودر را بر روی یک نمونه سیلیکونی تمیز لایه نشانی کنید. اگر آماده سازی این کار برای شما امکان پذیر نیست، می توانید نمونه محلولی یا پودری خود را برای ما فرستاده تا آماده سازی انجام شود. دقت شود که حتما درخواست آماده سازی باید در فرم پذیرش انتخاب شود.

  برای نمونه های مایع آنالیز SPM مناسب تر است.

  جواب آنالیز به چه صورت ارسال خواهد شد؟

  جواب دستگاه به صورت چندین فایل تصویر خام است که از طریق نرم افزارها امکان باز شدن، ویرایش و ایحاد انواع تصاویر سه بعدی وجود دارد. یکی از تصاویر توسط اپراتور پردازش شده و به صورت عکس دوبعدی و سه بعدی و محاسبه زبری سطح ارسال می شود.

  من اطلاعاتی برای تحلیل نتایج ام ندارد. آیا مهامکس مرا کمک یا راهنمایی می کنم؟

  در صورت نیاز به تحلیل گر، کلیه تحلیل های مربوط به این آنالیز همانند پردازش و تولید انواع عکس انجام می شود.

  حداکثر زبری سطح قابل آنالیز چه مقدار می باشد؟

  حداکثر زبری سطح باید در حدود ۲ میکرومتر باشد.