Atomic Force Microscope (AFM)

กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม

ประเภทเครื่องมือ : เครื่องมือวิเคราะห์ทดสอบ

ยี่ห้อ/รุ่น : Park systems รุ่น NX10

ข้อมูลทางเทคนิค :

กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม เป็นกล้องจุลทรรศน์ชนิดหัวอ่านส่องกราด (Scanning Probe Microscopes, SPMs) ชนิดหนึ่ง โดยอาศัยหลักการของอันตรกิริยาของแรงระหว่างอะตอม (atomic force) ระหว่างหัวเข็มวัดในระดับนาโนเมตรกับพื้นผิวของสาร และจะทำการประมวลผลออกมาในลักษณะของภาพพื้นผิวทั้งในแบบ 2 มิติ หรือ 3 มิติ ได้ โดยการสแกนในแนวนอนมีกำลังแยกแยะ (spatial resolution) 0.04 nm การสแกนในแนวดิ่งมีกำลังแยกแยะ 0.015 nm และสามารถศึกษาตัวอย่างได้หลากหลาย จึงสามารถศึกษาคุณสมบัติต่างๆ บนพื้นผิวของตัวอย่างได้ เช่น การศึกษาคุณสมบัติวัสดุเพียโซอิเล็กทริคและ ไดอิเล็กทริค ศึกษาคุณสมบัติแม่เหล็ก ศึกษาคุณสมบัติไฟฟ้า ศึกษาคุณสมบัติความร้อน วัดแรง วัดค่า Ra (roughness), Friction Force, Particle & Grain analysis, Pitch & height measurement เป็นต้น

ลักษณะของตัวอย่างที่สามารถวัดได้

1. 1. 1. ตัวอย่างที่พื้นผิวที่นำไฟฟ้า, ตัวอย่างพื้นผิวที่เป็นฉนวน, ตัวอย่างที่เป็นของแข็งเรียบ, ตัวอย่างที่ผิวอ่อนนุ่มเช่น ฟิล์มบางที่เคลือบบนวัสดุรองรับ, ตัวอย่างพอลิเมอร์ และพื้นผิวสารสังเคราะห์ราบเรียบอื่นๆ เป็นต้น
      2. พื้นผิวตัวอย่างควรมีระดับความสูงต่ำ (roughness) ไม่เกิน 15 ไมโครเมตร
      3. ขนาดภาพสแกนใหญ่ที่สุดไม่เกิน 100x100 ไมโครเมตร
      4. ขนาดชิ้นงานตัวอย่างต้องไม่เกิน 50x50x20 มิลลิเมตร (กว้างxยาวxหนา)

โหมดการวัด

1. 1. 1. True Non-Contact AFM Mode โหมดการศึกษาลักษณะพื้นผิวของตัวอย่าง โดยใช้เทคนิคหัวเข็มไม่สัมผัสผิวตัวอย่าง   
      2. Contact AFM Mode โหมดการศึกษาลักษณะพื้นผิวตัวอย่าง โดยเทคนิคหัวเข็มลากสัมผัสบนผิวตัวอย่าง
      3. Dynamic Force Mode (DFM) โหมดการศึกษาลักษณะพื้นผิวตัวอย่างโดยเทคนิคหัวเข็มเคาะลงบนผิวตัวอย่าง            
      4. Lateral Force Microscopy (LFM) mode โหมดศึกษาแรงสียดทาน (Friction) ของผิวตัวอย่าง
      5. Phase imaging โหมดศึกษาลักษณะพื้นผิวของผิววัสดุที่มีส่วนผสมแตกต่างกัน
      6. Force Distance (F-D) Spectroscopy โหมดศึกษาความอ่อนและแข็งของตัวอย่าง ด้วยเทคนิคการกดหัวเข็มลงบนผิวตัวอย่าง
      7. Force volume imaging โหมดวัดค่าความแข็งความอ่อนบนผิววัสดุ
      8. Pin Point-Mechanical Mode โหมดศึกษาความอ่อนและความแข็งของวัสดุโดยการกดหัวเข็มลงบนผิวตัวอย่างซึ่งสามารถทำได้แบบเต็มพื้นที่สแกน (Mapping)         
      9. Magnetic Force Microscope (MFM) Mode โหมดศึกษาคุณสมบัติความเป็นแม่เหล็กของวัสดุ วัดการกระจายตัวของแรงแม่เหล็กบนพื้นผิวได้ สามารถวิเคราะห์ตัวอย่างในกลุ่ม magnetic storage, memory
      10. Conductive AFM Mode โหมดศึกษาคุณสมบัติการนำไฟฟ้าของวัสดุ สามารถวัดกระแสไฟฟ้าได้ช่วง -10 µA ถึง 10 µA สามารถเพิ่มแรงดันไฟฟ้า (Bias Voltage) ให้กับตัวอย่างในช่วง –10 ถึง+10 โวลต์ ที่สามารถควบคุมผ่านซอฟแวร์
      11. Pinpoint-Conductive AFM โหมดศึกษาคุณสมบัติการนำไฟฟ้าของวัสดุ โดยสามารถวัดได้เต็มพื้นที่ทำการสแกน (Current Mapping)      
      12. Electrostatic Force Microscopy (EFM) Mode โหมดศึกษาไฟฟ้าสถิตย์บนผิววัสดุ
      13. Scanning Kelvin Probe Microscopy (SKPM)Mode โหมดศึกษาศักย์ทางไฟฟ้า (Surface potential) บนผิววัสดุ
      14. Piezoelectric Force Microscopy (PFM) Mode โหมดศึกษาคุณสมบัติ (ferroelectric strain component) ของผิววัสดุ
      15. Scanning Thermal Microscopy (SThM) Mode โหมดศึกษาคุณสมบัติการนำความร้อนบนผิววัสดุ ซึ่งมีช่วงอุณหภูมิตั้งแต่อุณหภูมิห้องถึง 160 °C ชุดควบคุมอุณหภูมิบนแท่นวางตัวอย่าง (Temperature Control Stage) ที่สามารถเพิ่มอุณหภูมิบนแท่นวางตัวอย่าง ได้ตั้งแต่อุณหภูมิห้อง ถึง 250 องศาเซลเซียส

ผู้ดูแลเครื่องมือ :

ที่ปรึกษา งานวิเคาะห์/วิจัย :

สถานที่ตั้ง :ห้องวิเคราะห์ AFM & SEM  (โซนห้องปฏิบัติการส่วนวิจัยประยุกต์เพื่ออุตสาหกรรม ฝ่ายสถานีวิจัย ชั้น 3 อาคารสิริธรวิชโชทัย)