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原子間力顕微鏡(AFM)と、観察・測定に用いられることの多い他の顕微鏡との違いについて比較しています。原理と仕組み、適したサンプル、計測方法、メリット、注意点などについてまとめています。表面形状を測定する際の装置選びの参考にしてみてください。
「光の干渉」という現象を利用して、対象物表面の凹凸を計測する白色干渉計。原子間力顕微鏡(AFM)は探針で物体の表面をスキャンして凹凸を測定するのに対し、白色干渉計は光の干渉の強弱から、対象物表面の凹凸の高さや深さを測定します。鏡面など、よく反射する面の測定を得意とし、低倍率で高精度測定ができるため、測定スピードが速いというメリットがあります。
一方で、反射率の少ない試料の測定は難しく、振動に敏感なため設置場所が限定されるというデメリットも。
レーザー顕微鏡(LM)は、サンプルの表面にレーザーを照射して、反射したレーザーの受光量の変化から表面の形状を測定していきます。共焦点レーザー顕微鏡では、深さ方向に分解能が発生するため、光学的断層像と三次元的な観察が可能になります。そのため、物体の表面形状だけでなく、高分子材料の内部構造の測定にも適しています。
レーザー顕微鏡(LM)は一辺が数十μm～1mmほどの範囲の観察が可能なのに対し、原子間力顕微鏡(AFM)ではμmよりも小さいnmの微小物体の観察が可能です。
観察対象物に光を当てて、その透過光や反射光を対物レンズや接眼レンズで拡大して観察します。光を通さない観察対象物や無色透明の試料に対しては、「明視野観察」「微分干渉観察」など、観察対象に合わせた方法を用いて観察します。
光学顕微鏡では、原子間力顕微鏡(AFM)や他の顕微鏡にはない、「色情報が得られる」という特徴があります。そのため、変色や腐食など、試料の色情報が重要なケースでの観察に最適。大気中での観察ができるので、水分を含む試料も対応可能です。
当サイトでは、カンチレバーやピエゾ素子、スキャナなどに関わる「原子間力顕微鏡(AFM)」の基礎知識もまとめています。以下のリンクよりご覧ください。
サンプルに光を当てて像を拡大して観察する光学顕微鏡に対し、電子顕微鏡では光の代わりに電子を当てます。そのため、電子顕微鏡では約100万倍まで拡大することができ、ナノメートル単位の物体の観察も可能です。
走査電子顕微鏡(SEM)では、サンプルに電子線を照射して、そこから反射または発生する二次電子や反射電子の信号を検出して試料の凹凸や組成分布を取得します。走査電子顕微鏡の分解能は0.5～4nmといわれています。
膜厚計は、製品の塗装やフィルムなどの厚さを測る測定器。触針式膜厚計は、サンプルを針でなぞらせ、膜があるところとないところの段差と厚さを測定していきます。
針を試料の表面に接触させて操作するという仕組みは原子間力顕微鏡(AFM)と同じですが、原子間力顕微鏡(AFM)の方が探針が小さく、ナノサイズの表面凹凸の測定に特化しています。原子間力顕微鏡(AFM)の観測範囲は～30μm、触針式膜厚計の観察範囲は数mm～数cmといわれています。
国際的に認知され、世界中の研究施設や企業で広く使用されている原子間力顕微鏡(AFM)は、高品質で信頼性が高い証明となります。
そのため、海外拠点を多数持ち、手厚いメンテナンスやサポート体制をもつメーカーを選ぶことは重要です。
ここでは海外拠点が多く、公式HPにサービスやサポートについて記載されているメーカーの原子間力顕微鏡(AFM)をセレクト。次の3製品を、導入のご参考にチェックしてみてください。
【選定基準】
2023年10月20日時点、Google検索で「原子間力顕微鏡 メーカー」で検索結果100位までに表示された会社と、「AFM メーカー」で検索結果100位までに表示された会社、合計22社を調査。その中から、原子間力顕微鏡（AFM）の取り扱いがあり、サービスやサポートについて公式HPに明記しており、海外拠点数が多い大手グローバル企業3社をピックアップ。
