میکروسکوپ نیروی اتمی

میکروسکوپ نیروی اتمی

اسلاید 1: به نام خدا

اسلاید 2: AFM

اسلاید 3: ميكروسكوپ نيروي اتمي Atomic Force Microscopy ميكروسكوپ نيروي اتمي AFM از آنجا كه قدرت تحليل بي مانندي دارد به عنوان يك ابزار با ارزش در بررسي مواد معرفي شده است. قدرت AFM در تصوير كردن صفحات در گازها يا در زير مايعات، توانايي آن را در حل مسايل صنعتي بسيار بالا برده است. شايان ذكر است اين پيشرفت هاي حاصل شده در STM بود كه باعث اختراع دستگاهي با ويژگيهاي AFM گرديد.

اسلاید 4: اصول عملكرد ميكروسكوپ AFM در AFM سوزن تيزي كه به صورت تك اتمي است، برروي يك سطح نرم اعوجاج و فنري نصب شده است. ثابت فنر اين پايه كمتر از ثابت فنري است كه اتمهاي نمونه را دركناريكديگر نگه مي دارد.اين سوزن سطح نمونه را در فاصله اي بسيار نزديك ( در حد آنگستروم ) روبش مي نمايد. در اين هنگام بين سوزن و نمونه نيروي هايي برقرار است كه سوزن را در فاصله معيني از سطح نگه مي دارد. وقتي سوزن روي سطح حركت مي كند، از آنجايي كه مي بايست فاصله سوزن تا سطح ثابت باشد، سوزن مطابق با توپوگرافي سطح شروع به بالا و پايين مي نمايد. همين امر شاخص هاي مطالعه سطح را فراهم مي آورد. در شكل (13 ) طرحي از سوزن و نمونه ارايه شده است. جنس اين سوزن مي تواند از نيتريد سيليسيم باشد. در شكل (14 ) نمايي از سوزن هرمي شكل از جنس SiN مشاهده مي شود. به كارگيري اين سوزن در دستگاه هاي تجاري مرسوم است. شعاع ظاهري انحناي نوك آن نيز مي تواند بين 20 تا 50 نانومتر باشد. در شرايط ايده آل نوك اين سوزن بايد به يك اتم ختم شود.

اسلاید 5: AFM (ATOMIC FORCE MICROSCOPY)

اسلاید 6: AFM (ATOMIC FORCE MICROSCOPY)

اسلاید 7: نوسانات سوزن در هنگام روبش نمونه با استفاده از قوانين فيزيك نور ( اپتيك ) رصد مي شود. در دستگاه هاي AFM امروزي يك منبع توليد نور ليزر، يك دسته اشعه نوري را به روي فنر مي تاباند. با لرزش و جابجايي فنر، زاويه تابش ليزر منحرف مي گردد. انحراف صفحه فنر به اندازه زاويه  منجر به انحراف اشعه ليزر به اندازه  2 خواهد شد. اشعه ليزر منعكس شده، توسط مقاطع ديودي حساس به نور ردگيري مي شود. بدين ترتيب پستي و بلندي هاي اتمي سطح نمونه قابل رويت خواهد بود . شكل (15 ) تصويري كلي از رديابي در دستگاه AFM را نشان مي دهد.

اسلاید 8: AFM (ATOMIC FORCE MICROSCOPY)

اسلاید 9: درAFM سوزن همواره متاثر از سطح نمونه است كه آن را نحوه تماس مي نامند . براثر نفوذ پوسته الكتروني سوزن و اتم هاي ريزساختار، در سطح همواره يك نيروي دافعه وجوددارد. اين نيروي دافعه، نيرويي درمحدوده كوتاه مي باشد. علاوه براين نيرو، نيروهاي دامنه بلند نيز وجوددارند كه ميتوانند جذب ويا دفع كننده باشند اين نيروها مي توانند شامل نيروي بار واكنش دروني دو قطبي ( Dipole Interaction) نيروي دو قطبي(polarization Force ) و نيروهاي پراكندگي واندروالس (Vander Waals Didpersion Forces ) باشند. جذب و دفع اين نيروها را ميتوان درشكل (16) مشاهده نمود

اسلاید 10: AFM (ATOMIC FORCE MICROSCOPY)

اسلاید 11: براين اساس دركنار AFM فن آوريهاي ميكروسكوپي مشابهي براساس نيرو نيز وجود خواهند داشت، مانند ميكروسكوپ بر پايه الكتريكي ، ميكروسكوپ برپايه ي نيروي مغناطيسي و ميكروسكوپ بر پايه نيروي واندروالس كه مي توانند بدون تماس با نمونه و با استفاده از نيروهاي بلند دامنه عمل نمايند. دراين فن آوري ها نيروي تماس موضعي زياد حذف مي شوند. اما به دليل ايجاد شدن فاصله زيادي ( درحد چند نانومتر) ميان سوزن و نمونه ، نمي توان به قدرت تفكيك اتمي رسيد.واكنش بين سوزن و نمونه را ميتوان توسط منحني نيرو- فاصله شرح داد. شكل(17) بيانگر اين منحني بوده و چگونگي تغييرات نيرو درهنگام نزديك شدن سطح نمونه به سوزن را نشان ميدهد.

اسلاید 12: AFM (ATOMIC FORCE MICROSCOPY)

اسلاید 13: AFM (ATOMIC FORCE MICROSCOPY)

اسلاید 14: كاربردهاي AFMبا استفاده از AFMتصاوير گوناگوني از فلزات مختلف ، نيمه هادي ها و عايق هاي مانند ميكا، گرافيت، هالوژن ها و كربنات به دست آمده.به طور كلي قابليت هاي AFM را ميتوان در موارد زير جستجو نمود:قابليت تصوير دهي درابعاد اتمي، ازميكرون به پايين.تصاوير حاوي اطلاعات مستقيم عمق و فررفتگي براي اندازه گيري زبريسرعت تصوير دهي از هادي ها و عايق هابدون نياز به پوششامكان مشاهده مستقيم فراينده هاي سطحي درمحيط مايع و يا درهوا

اسلاید 15: AFM (ATOMIC FORCE MICROSCOPY)

اسلاید 16: AFM (ATOMIC FORCE MICROSCOPY)

اسلاید 17: AFM (ATOMIC FORCE MICROSCOPY)

اسلاید 18: موفق باشید