一个制件表面的微观几何形貌特性在很大程度上影响着它的许多技术性能和使用功能。表面的耐磨性、密封性、配合性质、摩擦力、传热性、导电性、以及对光线和声波的反射性,液体和气体在壁面的流动性、腐蚀性、涂层的附着力,电子元件以及人造器官的性能,测量仪器和机床的精度、可靠性、振动和噪声等等功能,都与表面的几何结构特征有密切的联系"。通过检查加工后金属表面留下的纹理,常常可以发现工具或机床使用和操作中的缺点,如工具没有进行正确的调整和安装,或操作中的错误(错误的进给量和切削速度等)。表面的外观(外貌特征)有时也很重要,例如用于装饰的表面、汽车车身以及防冲挡板的薄钢板,其表面纹理对喷漆和电镀的牢固性和均匀性有很大的影响。油漆光滑的玻璃,要获得良好的、牢固和均匀的油漆表面要比油漆--个粗糙表面难得多。
扫描隧道显微镜(STM)是-种新型的表而测试分析仪器。与SEM、TEM相比,STM具有结构简单、分辨本领高等特点,可在真空大气或液体环境下以及在实空间内进行原位动态观察样品表面的原子组态,并可直接甲于观察样品表而发生的物理或化学反应的动态过程及反应中原子的迁移过程等。5.4 射电子显微镜(TEM)
扫描电于显微镜(SEM)
扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)简称扫描电镜,是利用电子束在样品表而扫描激发出来代表样品表面特征的信号成像的。扫描电子显微镜(SEM)是由热阴极电子发射出的电子在电场作用下加速,经过2-3个电磁透镜的作用,在样品表而聚焦成为较细的电子束小直径为1-10nm)。场发射扫描电子显微镜的分辨率可达到1nm,放大倍数可达到15万-20万倍,还可以观察样品表面的成分分布情况。
扫描探针显微镜:扫描探针显微镜是借助于探测样品与探针之间存在的各种相互作用所表现出的各种不同特性来实现测量的。依据这些特性,目 前已开发出各种各样的扫描探针显微镜SPM。就测量表面形貌而言,扫描隧道显微镜和原子力显微镜(AFM, Atom force microscope)为人们熟悉和掌握。扫描探针显微测量方法是扫描测量,终给出的是整个被测区域上的表面形貌。SPM测量精度高,纵向及横向分辨率达原子量级,但是其测量范围较窄,同时操作较复杂。因此SPM常适合于测量结构单元在nm量级、测量区域为pum量级的微结构。近年来,随着纳米技术的飞速发展,对各种纳米器件表面精度的要求也越来越高,如在半导体掩膜、磁盘、宇宙空间用光学镜片、环形激光陀螺等中,均已提出表面粗糙度的均方根小于lnm的要求。要实现这么高精度的非常光滑表面,测量仪器的分辨力首先要达到纳米量级。于是迫切要求找到一种在X、 Y、Z三个方向的分辨力均能达到纳米量级的表面粗糙度测量方法。以扫描隧道显微镜与原子力显微镜为代表的扫描探针显微镜技术,由于其**高分辨力,完**满足这种微小尺寸的测量要求。