Per misurare lo spessore di un film si possono utilizzare diversi metodi, ciascuno con i propri requisiti e capacità. La scelta del metodo dipende da fattori quali la trasparenza del materiale, la precisione richiesta e le informazioni aggiuntive necessarie. Ecco i metodi principali e i loro principi:
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Profilometria a stilo: Questo metodo prevede la scansione fisica di uno stilo sulla superficie del film per misurare la differenza di altezza tra il film e il substrato. Richiede la presenza di una scanalatura o di un gradino, che può essere creato mediante mascheratura o incisione. Lo stilo rileva la topografia e, in base all'altezza misurata, è possibile calcolare lo spessore. Questo metodo è adatto a materiali non trasparenti e fornisce una misura meccanica diretta.
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Interferometria: Questa tecnica utilizza l'interferenza delle onde luminose per misurare lo spessore. Richiede una superficie altamente riflettente per produrre frange di interferenza. Le frange vengono analizzate per determinare lo spessore in base alla lunghezza d'onda della luce utilizzata. L'interferometria è estremamente precisa e può essere utilizzata per film trasparenti e riflettenti. Tuttavia, richiede un'attenta impostazione per garantire un'analisi accurata delle frange.
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Microscopia elettronica a trasmissione (TEM): La TEM è utilizzata per film molto sottili, tipicamente nell'intervallo tra pochi nanometri e 100 nm. Consente di ottenere una vista in sezione trasversale del film e di analizzarla al microscopio elettronico. Per preparare il campione si utilizza spesso il fascio ionico focalizzato (FIB). Questo metodo fornisce immagini ad alta risoluzione e può anche rivelare dettagli strutturali del film.
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Spettrofotometria: Questo metodo ottico utilizza il principio dell'interferenza per misurare lo spessore del film. È efficace per film di spessore compreso tra 0,3 e 60 µm. Lo spettrofotometro misura l'intensità della luce dopo il suo passaggio attraverso il film e i modelli di interferenza vengono analizzati per determinare lo spessore. Questo metodo richiede la conoscenza dell'indice di rifrazione del film, che influenza il modello di interferenza.
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Spettroscopia dispersiva di energia (EDS): Sebbene sia utilizzato principalmente per l'analisi elementare, l'EDS può anche fornire informazioni sullo spessore del film se usato insieme a tecniche come la microscopia elettronica a scansione (SEM). L'EDS misura i raggi X emessi dal campione quando viene bombardato da elettroni, che possono indicare la presenza e lo spessore dei diversi strati del film.
Ciascuno di questi metodi presenta vantaggi e limiti e la scelta del metodo dipende dai requisiti specifici della pellicola da analizzare, tra cui le proprietà del materiale, l'intervallo di spessore e il livello di dettaglio desiderato. Per ottenere misure accurate, è fondamentale considerare l'uniformità del film e l'adeguatezza della tecnica di misura alle caratteristiche del film.
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