اٹامک فورس مائیکروسکوپی کے کام کرنے کا اصول اور اطلاقات
اٹامک فورس مائکروسکوپ ایک اسکیننگ پروب مائکروسکوپ ہے جو اسکیننگ ٹنلنگ مائکروسکوپ کے بنیادی اصولوں 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 کی مائکروسکوپی کا فائدہ یہ ہے کہ یہ ماحولیاتی حالات میں اعلیٰ میگنیفیکیشن کے ساتھ نمونوں 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)، دوسرے نمونے کی تیاری کے علاج کی ضرورت کے بغیر، سطح کی تین جہتی مورفولوجی تصاویر حاصل کرنے کے لیے۔ اور یہ سکیننگ سے حاصل کی گئی سہ جہتی مورفولوجی امیج پر کھردری کا حساب، موٹائی، قدم چوڑائی، بلاک ڈایاگرام یا پارٹیکل سائز کا تجزیہ کر سکتا ہے۔
اٹامک فورس مائکروسکوپی بہت سے نمونوں کا پتہ لگا سکتی ہے، سطح کی تحقیق اور پروڈکشن کنٹرول یا پروسیس ڈویلپمنٹ کے لیے ڈیٹا فراہم کر سکتی ہے۔
روایتی اسکیننگ سطح کی کھردری میٹر اور الیکٹران مائکروسکوپ کے ذریعہ فراہم نہیں کی جاسکتی ہے۔
1، 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 سے لچکدار کینٹیلیور پر ہے، اور جب تحقیقات نمونہ کی سطح سے رابطہ کرتی ہے تو کینٹیلیور ڈیفلیکشن کی صورت میں پیدا ہونے والی بات چیت کا پتہ چلتا ہے۔ نمونے کی سطح اور تحقیقات کے درمیان فاصلہ 3-4nm سے کم ہے، اور ان کے درمیان پائی جانے والی قوت 10-8N سے کم ہے۔ لیزر ڈائیوڈ کی روشنی کینٹلیور کے پچھلے حصے پر مرکوز ہوتی ہے۔ جب کینٹیلیور طاقت کے عمل کے تحت موڑتا ہے، تو منعکس شدہ روشنی کو منحرف کر دیا جاتا ہے، اور زاویہ کو ہٹانے کے لیے ایک پوزیشن حساس فوٹو ڈیٹیکٹر استعمال کیا جاتا ہے۔ پھر، جمع کردہ ڈیٹا کو کمپیوٹر کے ذریعے نمونے کی سطح کی سہ 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 افقی درستگی میں 0.1 nm یا اس سے کم قدم چوڑائی کے ساتھ تین سمتوں میں اسکین کیا جاتا ہے۔ عام طور پر، نمونے کی سطح کو تفصیل سے اسکین کرتے وقت (XY محور)، کینٹیلیور کے نقل مکانی کے تاثرات کے ذریعے کنٹرول کیا جانے والا Z-axis مستقل اور غیر تبدیل شدہ رہتا ہے۔ Z-axis کی قدریں جو سکیننگ کے جواب پر تاثرات فراہم کرتی ہیں پروسیسنگ کے لیے کمپیوٹر میں ان پٹ ہوتی ہیں، جس کے نتیجے میں نمونے کی سطح کی ایک مشاہداتی تصویر (3D امیج) بنتی ہے۔
اٹامک فورس مائیکروسکوپی کی خصوصیات
1. ہائی ریزولوشن کی صلاحیت اسکیننگ الیکٹران مائیکروسکوپس (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 کوئی الیکٹران بیم کو پہنچنے والے نقصان کا مسئلہ نہیں ہے۔ اس کے علاوہ، الیکٹران مائیکروسکوپی کو اسکین کرنے کے لیے نان کنڈکٹیو نمونوں پر کوٹنگ ٹریٹمنٹ کی ضرورت ہوتی ہے، جبکہ ایٹم فورس مائکروسکوپی ایسا نہیں کرتی ہے۔
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 کے حالات کا جائزہ، حفاظتی تہوں کے سائز کے قدم کی پیمائش، انٹرلیئر موصلیت کی فلموں کے چپٹے پن کی تشخیص، وی سی ڈی کوٹیشن کے علاج کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ فلمیں، خرابی کا تجزیہ، وغیرہ
4. سافٹ ویئر میں پروسیسنگ کی مضبوط صلاحیتیں ہیں، اور اس کا 3D امیج ڈسپلے سائز، دیکھنے کا زاویہ، ڈسپلے کا رنگ، اور چمک آزادانہ طور پر سیٹ کیا جا سکتا ہے۔ اور نیٹ ورک، کونٹور لائنز، اور لائن ڈسپلے کو منتخب کیا جا سکتا ہے۔ تصویری پروسیسنگ کا میکرو مینجمنٹ، کراس سیکشنل شکل اور کھردری کا تجزیہ، مورفولوجی تجزیہ، اور دیگر افعال۔
