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MF測量顯微鏡的基本原理

更新時(shí)間:2018-03-27      點(diǎn)擊次數(shù):2474
   MF測量顯微鏡的基本原理
  MF測量顯微鏡是配有瞄準(zhǔn)顯微鏡、坐標(biāo)工作臺(tái)及多種測量附件,可作二維坐標(biāo)尺寸測量的光學(xué)計(jì)量儀器,除可作長度測量外,還可作角度測量、輪廓測量和極坐標(biāo)測量等。為工廠、科學(xué)研究機(jī)構(gòu)及高等院校的計(jì)量部門廣泛使用的一種多用途的計(jì)量儀器。作為工具制造廠產(chǎn)品鑒定的基本工具,也適用于其它精密機(jī)械制造廠,科學(xué)研究單位及學(xué)校等,供生產(chǎn)或科學(xué)研究之用。
  測量顯微鏡,采用透、反射的方式對(duì)工件長度和角度作精密測量。特別適用于錄象磁頭、大規(guī)模集成電路線寬以及其它精密零件的測試。廣泛地適用于計(jì)量室、生產(chǎn)作業(yè)線及科學(xué)研究等部門。工作臺(tái)除作X、Y坐標(biāo)的移動(dòng)外,還可以作360度的旋轉(zhuǎn),亦可以進(jìn)行高度方向做Z坐標(biāo)的測量;采用雙筒目鏡觀察。照明系統(tǒng)除作透、反射照明外還可以作斜光線照明。儀器進(jìn)一步可連接CCD電視攝像頭,MF測量顯微鏡作工件的輪廓放大;亦可連接計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理等測量。
  測量顯微鏡與STM類似,在AFM中,使用對(duì)微弱力非常敏感的彈性懸臂上的針尖對(duì)樣品表面作光柵式掃描。當(dāng)針尖和樣品表面的距離非常接近時(shí),針尖的原子與樣品表面的原子之間存在極微弱的作用力(10-12~10-6N),此時(shí),微懸臂就會(huì)發(fā)生微小的彈性形變。針尖與樣品之間的力F與微懸臂的形變之間遵循虎克定律:F=-k*x ,其中,k為微懸臂的力常數(shù)。所以,只要測出微懸臂形變量的大小,就可以獲得針尖與樣品之間作用力的大小。
  MF測量顯微鏡針尖與樣品之間的作用力與距離有強(qiáng)烈的依賴關(guān)系,所以在掃描過程中利用反饋回路保持針尖與樣品之間的作用力恒定,即保持為懸臂的形變量不變,針尖就會(huì)隨樣品表面的起伏上下移動(dòng),記錄針尖上下運(yùn)動(dòng)的軌跡即可得到樣品表面形貌的信息。這種工作模式被稱為"恒力"模式(Constant Force Mode),是使用zui廣泛的掃描方式。
  AFM的圖像也可以使用"恒高"模式(Constant Height Mode)來獲得,也就是在X,Y掃描過程中,不使用反饋回路,保持針尖與樣品之間的距離恒定,通過測量微懸臂Z方向的形變量來成像。這種方式不使用反饋回路,可以采用更高的掃描速度,通常在觀察原子、分子像時(shí)用得比較多,MF測量顯微鏡而對(duì)于表面起伏比較大的樣品不適用。
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