我國是一個人口眾多的國家，同時也是一個資源消耗強國。隨著科學技術的進步，光電源、電子工業(yè)、光通訊、大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路、激光、航天、軍工等高科技產業(yè)迅猛發(fā)展，這些行業(yè)對高純石英砂需求量越來越大。
開始國內外的高純石英砂是由一、二級天然水晶加工而成，現(xiàn)在一、二級天然水晶資源在世界范圍內的日趨枯竭，為了滿足市場對高純石英砂的需求，我們要找到能夠生產高純石英砂的方法，因此探究雜質的賦存狀態(tài)以對石英砂的提純做指導成為我們要解決的問題。原子力顯微鏡是近年來迅速發(fā)展的一種研究手段，成為材料表面形貌進分析的一種有力觀察和研究工具。AFM原子力顯微鏡能夠以更高的分辨率在接近原子尺度上研究材料表面或界面結構，獲得直觀反映樣品納米尺度表面結構及性質的信息。為了確定雜質的賦存狀態(tài)，我們選擇的方法是用原子力顯微鏡對石英的表面進行了分析，在看到石英表面結構和微觀形貌后再和其他方法相結合去確定雜質賦存狀態(tài)。本文主要介紹的是用AFM原子力顯微鏡對石英表面的分析。
通過檢測探針與樣品間的作用力可表征樣品表面的微觀形貌，這是原子力顯微鏡很基本的功能。我們所用的石英薄片樣品是某脈石英礦經切割、拋光制備而成的，把拋光后的石英做成高為1mm，面積為1cm×1cm的樣品。用丙酮、無水乙醇各超聲波洗15min，再用去離子水反復清洗，然后烘干。由于石英片本身彈性模量比較大，硬度高，所以我們采用的工作模式為接觸模式。
樣品的觀察尺寸為59nm×59nm，Z軸突起為11．79nm，該樣品的顆粒分布大致比較均勻，清晰可辨，結構致密，大部分顆粒高度接近一致，沒有大尺度的起伏，但也存在幾個比較尖的突起的顆粒，還有兩個發(fā)白的顆粒頂端看上去像被平整的切割了，說明這兩個顆粒的高度超出了高度測量范圍。突起晶粒的存在可能是因為石英礦本身的硬度比較高，拋光不均勻造成的。
得出的結論為：
①由石英薄片的AFM原子力顯微鏡二維、三維原子力顯微鏡圖看到石英表面顆粒分布均勻，結構致密，顆粒沒有大尺度的起伏等表面結構。
②通過Imager后處理軟件的具體分析，得到顆粒高度、直徑、面積及表面粗糙度等，所有的數(shù)據都是納米級的尺寸，于是我們得到了石英表面納米級的面粗糙度、直徑、顆粒高度和面積等微觀相貌。
③利用石英的表面結構和納米級的微觀形貌為后續(xù)的確定雜質賦存狀態(tài)做準備。