Rasterkraftmikroskopie (AFM) und Rastertunnelmikroskopie (STM)

Mittels Rasterkraftmikroskopie kann die Mikrostruktur von Oberflächen bis in den Nanometermaßstab abgebildet und beispielsweise die plasmatechnische Erhöhung der Mikrorauhigkeit von Kunststoffen nachgewiesen werden. Über die Bildauswertung lassen sich mittlere Rauheitswerte berechnen. Unterschiedliche Modi liefern neben der Topografie auch den Materialkontrast.

Das Prinzip

AFM-Aufnahme einer plasmabehandelten LDPE-Oberfläche.
AFM-Aufnahme einer plasmabehandelten LDPE-Oberfläche.

Eine sehr scharfe Spitze mit einem Spitzenradius von wenigen Nanometern rastert die zu untersuchende Oberfläche zeilenweise ab. Die Auslenkung der Spitze wird durch einen reflektierten Laserstrahl, der auf eine Quadrantenfotodiode gerichtet wird, registriert, und das Signal auf einen Piezokristall rückgekoppelt. Die Bewegung des Piezo wird von einem Computer als topographisches Bild aufgezeichnet. Die Wechselwirkungskraft der Spitze mit der Oberfläche wird konstant gehalten (constant-force). In manchen Fällen (z. B. bei atomarer Auflösung) kann auch die Höhe des Piezokristalls konstant gehalten werden (constant-height).

Messapparatur/Messmöglichkeiten

AFM.
© Fraunhofer IGB
AFM.

Fa. Park Scientific (inzwischen TM Microscopes); Autoprobe CP

Technische Daten

  • optisches Mikroskop zur Vorjustierung der Probe
  • Messköpfe für:
  • contact mode und non-contact mode mit Kraftmodulation und Messung der Phasenverschiebung
  • lateral force mode
  • STM
  • Flüssigkeitsmesszelle
  • Option für elektrochemische Messungen
  • Auflösungen bis in den atomaren Bereich
  • max. Scangröße: 100 x 100 µm
  • Darstellung von Topografien von Oberflächen vom mikroskopischen bis in den atomaren Bereich sind darstellbar.
  • Rauheiten lassen sich einfach bestimmen.
  • Im Gegensatz zum Elektronenmikroskop ist keine Probenvorbehandlung und kein Vakuum nötig.
  • Schichtdickenmessung an Kanten
  • Reibungs- und Elastizitätsunterschiede

Anforderungen an das Untersuchungsmaterial

  • Probengröße maximal 4 x 4 cm2 (ideal 1,5 x 1,5 cm2)
  • Maximale Rauheit: 8 µm