Rasterkraftmikroskop
Das Rasterkraftmikroskop – auch Atomkraftmikroskop (AFM) genannt – misst die Rauheit einer Probe anhand der atomaren Kräfte zwischen der Spitze und der Probe. Um eine Messung durchzuführen, wird eine Blattfeder, der sogenannte „Cantilever“, mit einer spitzen Nadel am Ende in die Nähe der Oberfläche des zu untersuchenden Objekts bis auf einen Abstand von einigen Nanometern bewegt. Um eine konstante Kraft zwischen der Nadel und der Probe aufrechtzuerhalten (eine konstante Auslenkung des Cantilevers), gibt das Rasterkraftmikroskop während der Abtastung eine Rückmeldung an den piezoelektrischen Scanner.
Diese an den Piezo-Scanner weitergegebene Auslenkung wird gemessen, um die Verschiebung in Z-Achsen-Richtung zu ermitteln, die der Oberflächenstruktur entspricht.
Ein gängiges Verfahren zum Messen der Verschiebung des Piezo-Scanners ist die Verwendung eines optischen Hebels: Ein Laserstrahl wird auf die Rückseite des Cantilevers gerichtet und der reflektierte Strahl wird durch Fotodioden mit zwei (oder vier) Segmenten erkannt.
| Vorteile | Nachteile |
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Hohe Vergrößerung, kleiner Messbereich
Das Rasterkraftmikroskop (AFM) ist ein stark vergrößerndes Betrachtungsgerät, mit dem sich 3D-Messungen von winzig kleinen Bereichen durchführen lassen. Im Gegensatz zu Rasterelektronenmikroskopen kann es Höhendaten als numerische Werte erfassen, was eine Quantifizierung der jeweiligen Probe und eine elektronische Weiterverarbeitung der Daten ermöglicht. Zudem ermöglicht das Rasterkraftmikroskop Messungen unter normalen Umgebungsbedingungen und weist keine Einschränkungen hinsichtlich elektrischer Leitfähigkeit oder erforderlicher Vorbehandlungen der Proben auf. Andererseits gibt es jedoch Einschränkungen aufgrund des schmalen Messbereichs (XYZ), die sich aus seiner hohen Auflösung ergeben. Eine weitere Herausforderung beim Rasterkraftmikroskop ist die präzise Positionierung der Sonde im Messbereich und die zur Bedienung erforderliche Fachkompetenz (korrekte Montage des Cantilevers usw.).
