K nh hi n vi l c nguy n t afm atomic force microscope
Download
1 / 35

KÍNH HIỂN VI LỰC NGUYÊN TỬ AFM (ATOMIC FORCE MICROSCOPE) - PowerPoint PPT Presentation


  • 129 Views
  • Uploaded on

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÍ BỘ MÔN VẬT LÍ ỨNG DỤNG. Những người thực hiện: HOÀNG VĂN ANH VÕ THỊ NGỌC THUỶ LÊ NGUYỄN BẢO THƯ. KÍNH HIỂN VI LỰC NGUYÊN TỬ AFM (ATOMIC FORCE MICROSCOPE). Trường đại học khoa học tự nhiên thành phố Hồ Chí Minh

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' KÍNH HIỂN VI LỰC NGUYÊN TỬ AFM (ATOMIC FORCE MICROSCOPE)' - raine


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
K nh hi n vi l c nguy n t afm atomic force microscope

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

KHOA VẬT LÍ

BỘ MÔN VẬT LÍ ỨNG DỤNG

Những người thực hiện: HOÀNG VĂN ANH

VÕ THỊ NGỌC THUỶ

LÊ NGUYỄN BẢO THƯ

KÍNH HIỂN VI LỰC NGUYÊN TỬ AFM

(ATOMIC FORCE MICROSCOPE)


Tr ng i h c khoa h c t nhi n th nh ph h ch minh b m n v t l ng d ng l p cao h c quang i n t kh a 18

Trường đại học khoa học tự nhiên thành phố Hồ Chí Minh

Bộ môn vật lí ứng dụng

Lớp cao học quang điện tử khóa 18


K nh hi n vi l c nguy n t afm atomic force microscope1
KÍNH HIỂN VI LỰC NGUYÊN TỬ (AFM) Hồ Chí Minh( Atomic Force Microscope)


1 l ch s ph t tri n
1. Lịch sử phát triển Hồ Chí Minh

  • Được sáng chế bởi Gerd Binnig và ChristophGerber vào năm 1986.

  • Loại kính này được phát triển từ một loại kính hiển vi tunen cũng do hai ông chế tạo vào năm 1982.

  • Kính có độ phân giải ở cấp độ nanômét

  • Thuộc nhóm kính hiển vi quét đầu dò hoạt động trên nguyên tắc quét đầu dò trên bề mặt.


The inventors
The inventors Hồ Chí Minh



2 ch c n ng c a m y afm
2/ Chức năng của máy AFM tàng khoa học

Là một thiết bị quan sát cấu trúc vi mô bề mặt của vật rắn dựa trên nguyên tắc xác định lực tương tác nguyên tử giữa một đầu mũi dò nhọn với bề mặt của mẫu, có thể quan sát ở độ phân giải nanômet.


3 c u t o c a afm
3. Cấu tạo của AFM tàng khoa học

Gồm có 6 bộ phận chính

  • Một mũi nhọn. Cần quét ( cantilever).

  • Nguồn Laser.

  • Phản xạ gương (miroir ).

  • Hai nữa tấm pin quang điện (photodiod)

  • Bộ quét áp điện


3 1 m i nh n
3.1.Mũi nhọn: tàng khoa học

  • Được làm bằng silic nitrit(Si3N4), kích thước khoảng một nguyên tử.


3 2 cantilever c n qu t
3. 2.Cantilever(cần quét): tàng khoa học

Nó cũng được cấu tạo từ Si3N4


3 3 ngu n laser
3. 3.Nguồn laser tàng khoa học



3 5 hai n a t m pin quang i n photodiode
3. 5.Hai nửa tấm pin quang điện tàng khoa học (photodiode)


3 6 b qu t p i n
3. 6.Bộ quét áp điện tàng khoa học :


4 nguy n l c a afm
4. Nguyên lý của AFM tàng khoa học

  • Khi mũi nhọn quét gần bề mặt mẫu sẽ xuất hiện lực VandeWalt giữa các nguyên tử làm rung thanh rung.

  • Dao động của thanh rung do lực tương tác được ghi lại nhờ một tia laserchiếu qua bề mặt của thanh rung.

  • Dao động của thanh rung làm thay đổi góc lệch của tia laser và được detector ghi lại.

    => Việc ghi lại lực tương tác trong quá trình thanh rung quét trên bề mặt sẽ cho hình ảnh cấu trúc bề mặt của mẫu vật



Chi u ch m tia laser v o m t ph n x c a c n qu t ti p theo
Chiếu chùm tia laser vào mặt phản xạ của cần quét(tiếp theo)

Khi đầu dò quét lên bề mặt mẫu,do sự mấp mô của bề mặt mẫu đầu dò sẽ rung lên theo phương thẳng đứng, chùm tia laze phản xạ trên cần quét sẽ bị xê dịch.


Ti p theo
( tiếp theo ) quét(tiếp theo)

Khi đầu dò đưa lại gần bề mặt mẫu thì xuất hiện những lực giữa đẫu dò và bề mặt mẫu.



M y afm c th thao t c trong nhi u ch kh c nhau
Máy AFM có thể thao tác trong nhiều chế độ khác nhau

  • Chế độ tiếp xúc ( Contact Mode)

  • Chế độ không tiếp xúc ( Non- Contact Mode)

  • Chế dộ tapping.


Che o tie p xu c contact mode
CHEÁ ÑOÄ TIEÁP XUÙC CONTACT MODE nhau

  • Tip ñöôïctieápxuùcvaøkeùoleâtreânbeàmaëtmaãuvaøchoaûnhñòahình

  • Löïctaùcduïnglaølöïcñaåykhoaûng 10-9N

  • Nhöôïcñieåmcuûaphöôngphaùp: deãphaùhuyûbeàmaëtmaãuvaø tip, hìnhaûnhdeãbòmeùo (nhieãu) do lôùpvaätchaáthaápphuïtreânbeàmaëtmaãulaømnhieãulöïcñaåy. Chæcoùtheåkhaécphuïcneáu AFM hoaïtñoängtrongmoâitröôøngchaânkhoângcao


Che o kho ng tie p xu c non contact mode
CHEÁ ÑOÄ KHOÂNG TIEÁP XUÙC nhauNON-CONTACT MODE

  • Trong cheá ñoä naøy ñaàu doø luoân ñöôïc giöõ ôû moät khoaûng caùch raát nhoû ngay saùt beà maët maãu (10-15 nm), söï thay ñoåi ñoä leäch cuûa loø xo laù do thay ñoåi löïc huùt seõ ñöôïc ghi nhaän vaø taïo aûnh 3 chieàu treân beà maët maãu.

  • Khuyeát ñieåm: löïc huùt quaù yeáu vaø ñaàu doø phaûi ñaët saùt beà maët maãu deã bò keùo xuoáng beà maët maãu do löïc caêng beà maët cuûa nhöõng lôùp khí haáp phuï treân maët maãu. Hình aûnh coù ñoä phaân giaûi keùm vaø deã bò sai leäch


Che o tapping tapping mode
CHEÁ ÑOÄ TAPPING nhauTAPPING MODE

  • Cheá ñoä naøy traùnh ñöôïc keùo le ñaàu doø treân beá maët maãu laøm hoûng maãu cuõng nhö traùnh ñöôïc löïc baùm dính giöõa maãu vaø ñaàu doø, traùnh ñöôïc nhieãu hình aûnh do nhöõng lôùp chaát loûng baùm treân beà maët maãu

  • Trong cheá ñoä naøy ñaàu doø goõ leân beà maët maãu vôùi naêng löôïng ñuû lôùn ñöôïc tieán haønh baèng caùch cho tip tieáp xuùc beà maët maãu sau ñoù tieáp ñöôïc naâng leân ñeå traùnh caøo xöôùc beà maët maãu


Sự biến đổi của lực tương tác giữa mũi nhau

dò và bề mặt mẫu theokhoảng cách.


5 ph n t ch ph c a afm
5. Phân tích phổ của AFM nhau

  • Vì AFM hoạt động dựa trên việc đo lực tác dụng nên nó có một chế độ phân tích phổ, gọi là phổ lực AFM (force spectrocopy), là phổ phân bố lực theo khoảng cách.

  • Các phổ này có thể cung cấp nhiều thông tin về cấu trúc nguyên tử của bề mặt cũng như các liên kết hóa học.


5 u i m c a afm
5. Ưu điểm của AFM nhau

  • 5.1/Đo được cả vật dẫn điện và vật không dẫn điện.

  • 5.2./ AFM không đòi hỏi môi trường chân không cao, có thể hoạt động ngay trong môi trường bình thường.

  • 5.3./ AFM cũng có thể tiến hành các thao tác di chuyển và xây dựng ở cấp độ từng nguyên tử, một tính năng mạnh cho công nghệ nano.

  • 5.4./ Mẫu chuẩn bị đơn giản, cho thông tin đầy đủ hơn so với hình ảnh của hiển vi điện tử truyền qua.

  • 5.5/AFM cung cấp những phép đo độ cao trực tiếp về địa hình của mẫu và những hình ảnh khá rõ ràng về những đặc trưng bề mặt mẫu (không cần lớp bao phủ mẫu)


5 6 afm cung c p th ng tin ba chi u c a b m t m u
5.6/ AFM nhaucungcấpthông tin bachiềucủabềmặtmẫu.


6 nh c i m c a afm
6. Nhược điểm của AFM nhau

  • AFM quét ảnh trên một diện tích hẹp (tối đa đến 150 micromet).

  • Tốc độ ghi ảnh chậm do hoạt động ở chế độ quét.

  • Chất lượng ảnh bị ảnh hưởng bởi quá trình trễ của bộ quét áp điện.

  • Đầu dò rung trên bề mặt nên kém an toàn, đồng thời đòi hỏi mẫu có bề mặt sạch và sự chống rung.


7 ng d ng c a afm
7. Ứng dụng của AFM nhau

  • AFM có các ứng dụng như:

  • Chụp ảnh cắt lớp nhanh.

  • Mô tả, phân tích, xác định đặc điểm bề mặt.

  • Kiểm soát chất lượng, kiểm tra khuyết tật vật liệu,.

  • Đo cơ học đơn phân tử.

  • AFM có ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như: công nghệ nano(nanotechnology), công nghệ bán dẫn, dược phẩm, sinh học,công nghệ vật liệu.v.v.


M t s h nh nh v ng d ng c a afm
Một số hình ảnh về ứng dụng của AFM nhau

Lớp vàng dày 400 nanometer bốc hơi trên một lớp bề mặt silicon. Sau khi ngâm trong dung dịch axit KI va I2, hình ảnh này đã được chụp bởi máy AFM ở chế độ “tapping mode” với độ phóng đại 20000

Đây là hình ảnh của hình cầu GaAs đường kính trong đo được là 30 nm. Hình ảnh này đã được đo trongchế độ “Close-Contact”.


Hình ảnh 2-D của đĩa ghi DVD hiển thị các liên kết của bit. Bất kỳ khuyết tật trên bề mặt được dễ dàng xác định trong hình ảnh 2-D.

Hình ảnh của một khối vật chất bị khiếm khuyết chụp bằng máy AFM


Hình ảnh chụp bằng AFM của lớp phủ polymer mềm trên cạnh của một lưỡi dao giúp làm sáng tỏ cơ chế của sự tích tụ polymer trên bề mặt thép

Hình chụp bằng AFM của một chuỗi DNA được hình dung như một phức hợp màng RecA protein. Cả 2 hình là của cùng một phân tử, ngoài trừ màu sắc khác nhau

Scan courtesy J. Brockman, F. Harmon and S. Kowalczykowski, University of California, USA


T i li u tham kh o
Tài liệu tham khảo mềm trên cạnh của một lưỡi dao giúp làm sáng tỏ cơ chế của sự tích tụ polymer trên bề mặt thép

  • http://pacificnanotech.com/nanoparticles.html

  • http://www.iis.ee.ethz.ch/research/physchar/microscopy.en.html

  • http://www.veeco.com/library/nanotheater

  • http://www.msmacrosystem.nl/3Dsurf/Shots/sem_cirquit.html.

  • http://www.sciencegl.com/multiple_layers/multilayer.htm

  • http://www.asmicro.com/


ad