جوہری قوت مائکروسکوپی کے کام کرنے کا اصول اور اطلاق
اٹامک فورس مائکروسکوپی ایک اسکیننگ پروب مائکروسکوپ ہے جو اسکیننگ ٹنلنگ مائکروسکوپی کے بنیادی اصول پر مبنی ہے۔ جوہری قوت مائکروسکوپی کے ظہور نے بلاشبہ نینو ٹیکنالوجی کی ترقی میں ایک اہم کردار ادا کیا۔ اسکیننگ پروب مائیکروسکوپی، جس کی نمائندگی اٹامک فورس مائیکروسکوپی کرتی ہے، خوردبینوں کا ایک سلسلہ ہے جو نمونے کی سطح کو اسکین کرنے کے لیے ایک چھوٹی پروب کا استعمال کرتا ہے، جس سے اعلیٰ میگنیفیکیشن مشاہدہ ہوتا ہے۔ اٹامک فورس مائکروسکوپی سکیننگ مختلف قسم کے نمونوں کی سطحی حالت کی معلومات فراہم کر سکتی ہے۔ روایتی خوردبینوں کے مقابلے میں، جوہری قوت مائکروسکوپی کا فائدہ یہ ہے کہ یہ ماحولیاتی حالات میں اعلی میگنیفیکیشن کے ساتھ نمونے کی سطح کا مشاہدہ کر سکتی ہے، اور تقریباً تمام نمونوں کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے (سطح کی ہمواری کے لیے مخصوص تقاضوں کے ساتھ)، بغیر کسی دوسرے کی ضرورت کے۔ نمونے کی تیاری کے عمل، نمونے کی سطح کی تین جہتی مورفولوجی امیج حاصل کرنے کے لیے۔ اور اسکیننگ سے حاصل کردہ 3D مورفولوجی امیجز پر کھردری کا حساب، موٹائی، قدم کی چوڑائی، بلاک ڈایاگرام، یا پارٹیکل سائز کا تجزیہ کر سکتا ہے۔
اٹامک فورس مائکروسکوپی بہت سے نمونوں کا پتہ لگا سکتی ہے اور سطح کی تحقیق، پروڈکشن کنٹرول، یا پروسیس ڈیولپمنٹ کے لیے ڈیٹا فراہم کر سکتی ہے، جو کہ روایتی سکیننگ سطح کی کھردری میٹر اور الیکٹران مائکروسکوپ فراہم نہیں کر سکتیں۔
بنیادی اصول
اٹامک فورس مائیکروسکوپی سطح کی شکل کی پیمائش کرنے کے لیے نمونے کی سطح اور باریک پروب کی نوک کے درمیان تعامل کی قوت (ایٹمی قوت) کا استعمال کرتی ہے۔
تحقیقاتی ٹپ ایک چھوٹے کینٹیلیور پر ہے، اور جب تحقیقات نمونے کی سطح سے رابطہ کرتی ہے تو پیدا ہونے والی تعامل کا پتہ کینٹیلیور ڈیفلیکشن کی صورت میں ہوتا ہے۔ نمونے کی سطح اور پروب کے درمیان فاصلہ 3-4 nm سے کم ہے، اور ان کے درمیان پائی جانے والی قوت 10-8 N سے کم ہے۔ لیزر ڈائیوڈ کی روشنی کینٹیلیور کے پچھلے حصے پر مرکوز ہے۔ جب کینٹیلیور طاقت کے عمل کے تحت جھک جاتا ہے تو، منعکس روشنی انحراف کرتی ہے، اور ایک پوزیشن حساس فوٹو ڈیٹیکٹر کو انحراف کے زاویے کا پتہ لگانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ اس کے بعد، جمع کردہ ڈیٹا کو کمپیوٹر کے ذریعے نمونے کی سطح کی تین جہتی تصویر حاصل کرنے کے لیے پروسیس کیا جاتا ہے۔
ایک مکمل کینٹیلیور پروب نمونے کی سطح پر رکھی جاتی ہے جسے پیزو الیکٹرک اسکینر کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے اور اسے تین سمتوں میں اسکین کیا جاتا ہے جس کی چوڑائی 0.1 nm یا اس سے کم ہوتی ہے۔ عام طور پر، نمونے کی سطح کو تفصیل سے اسکین کرتے وقت (XY محور)، کینٹیلیور کے نقل مکانی کے تاثرات کے ذریعے کنٹرول کیے جانے والے Z-axis کو مستقل اور غیر تبدیل شدہ رکھا جاتا ہے۔ Z-axis کی قدریں، جو سکیننگ کے جواب کے لیے فیڈ بیک ہیں، کمپیوٹر میں پروسیسنگ کے لیے ان پٹ ہوتی ہیں، جس کے نتیجے میں نمونے کی سطح کی ایک مشاہدہ شدہ تصویر (3D امیج) بنتی ہے۔
جوہری قوت مائکروسکوپی کی خصوصیات
1. ہائی ریزولوشن کی صلاحیت اسکیننگ الیکٹران مائکروسکوپی (SEM) اور آپٹیکل کھردری میٹر سے کہیں زیادہ ہے۔ نمونے کی سطح پر تین جہتی ڈیٹا تحقیق، پیداوار، اور معیار کے معائنے کی تیزی سے خوردبینی ضروریات کو پورا کرتا ہے۔
2. غیر تباہ کن، تحقیقات اور نمونے کی سطح کے درمیان تعامل کی قوت 10-8N سے نیچے ہے، جو روایتی اسٹائلس کھردری میٹر کے دباؤ سے بہت کم ہے۔ لہذا، یہ نمونے کو نقصان نہیں پہنچائے گا اور الیکٹران مائکروسکوپی کو اسکین کرنے میں الیکٹران بیم کو پہنچنے والے نقصان کا کوئی مسئلہ نہیں ہے۔ اس کے علاوہ، الیکٹران مائیکروسکوپی کو اسکین کرنے کے لیے نان کنڈکٹیو نمونوں پر کوٹنگ ٹریٹمنٹ کی ضرورت ہوتی ہے، جبکہ اٹامک فورس مائکروسکوپی کو اس کی ضرورت نہیں ہوتی۔
3. اس میں ایپلی کیشنز کی ایک وسیع رینج ہے اور اسے سطح کے مشاہدے، سائز کی پیمائش، سطح کی کھردری کی پیمائش، ذرات کے سائز کے تجزیہ، پروٹریشنز اور گڑھوں کی شماریاتی پروسیسنگ، فلم کی تشکیل کی حالت کی تشخیص، حفاظتی تہوں کے سائز کے قدم کی پیمائش، چپٹا پن کی تشخیص کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ انٹرلیئر انسولیشن فلمیں، وی سی ڈی کوٹنگ کی تشخیص، اورینٹڈ فلموں کی رگڑ کے علاج کے عمل کی تشخیص، خرابی کا تجزیہ، وغیرہ۔
4. سافٹ ویئر میں پروسیسنگ کی مضبوط صلاحیتیں ہیں، اور اس کا 3D امیج ڈسپلے آزادانہ طور پر اس کا سائز، نقطہ نظر، ڈسپلے کا رنگ، اور چمک سیٹ کر سکتا ہے۔ اور نیٹ ورک، کونٹور لائنز، اور لائن ڈسپلے کو منتخب کیا جا سکتا ہے۔ تصویری پروسیسنگ میں میکرو مینجمنٹ، کراس سیکشنل شکل اور کھردری کا تجزیہ، مورفولوجی تجزیہ، اور دیگر افعال۔
