Laserový detekčný mikroskop atómovej sily
Základným princípom mikroskopie atómovej sily je upevnenie jedného konca mikrokonzoly, ktorá je extrémne citlivá na slabé sily, a druhý koniec má malý hrot ihly. Špička ihly sa ľahko dotýka povrchu vzorky. V dôsledku extrémne slabej odpudivej sily medzi atómami na hrote ihly a atómami na povrchu vzorky bude mikrokonzola s hrotom ihly kolísať a pohybovať sa v smere kolmom na povrch vzorky riadením konštanty sily počas skenovania. Pomocou optickej detekcie alebo metód detekcie tunelového prúdu možno merať zmeny polohy mikrokonzoly zodpovedajúce snímacím bodom, čím sa získajú informácie o povrchovej morfológii vzorky. Ďalej si ako príklad uvedieme mikroskop s atómovou silou (Laser AFM), bežne používanú rodinu skenovacích sondových mikroskopov, aby sme podrobne vysvetlili jeho pracovný princíp.
Laserový lúč vyžarovaný laserovou diódou je zaostrený na zadnú stranu konzoly prostredníctvom optického systému a odráža sa od zadnej strany konzoly do bodového detektora polohy zloženého z fotodiód. Počas skenovania vzorky sa v dôsledku interakčnej sily medzi atómami na povrchu vzorky a atómami na špičke mikrokonzolovej sondy bude mikrokonzola ohýbať a kolísať s morfológiou povrchu vzorky a odrazený lúč sa tiež posunie. podľa toho. Detegovaním zmien polohy svetelného bodu cez fotodiódu je teda možné získať informácie o povrchovej morfológii testovanej vzorky.
Počas celého procesu detekcie a zobrazovania systému sa vzdialenosť medzi sondou a testovanou vzorkou vždy udržiava na úrovni nanometrov (10-9 metrov). Ak je vzdialenosť príliš veľká, nie je možné získať informácie o povrchu vzorky. Ak je vzdialenosť príliš malá, poškodí sondu a testovanú vzorku. Funkciou spätnoväzbovej slučky je získať silu interakcie vzorky sondy zo sondy počas pracovného procesu, zmeniť napätie aplikované vo vertikálnom smere skenera vzoriek, aby sa vzorka roztiahla a zmršťovala, aby sa nastavila vzdialenosť. medzi sondou a testovanou vzorkou a následne kontrolovať silu interakcie vzorky sondy, čím sa dosiahne kontrola spätnou väzbou. Preto je spätná väzba základným pracovným mechanizmom tohto systému.
Tento systém využíva digitálnu spätnoväzbovú riadiacu slučku. Používatelia môžu ovládať charakteristiky spätnoväzbovej slučky nastavením niekoľkých parametrov, ako je referenčný prúd, integrálne zosilnenie a proporcionálne zosilnenie v paneli nástrojov pre parametre ovládacieho softvéru.
Mikroskopia atómovej sily je analytický nástroj používaný na štúdium povrchovej štruktúry pevných materiálov vrátane izolátorov. Používa sa hlavne na meranie povrchovej morfológie, povrchového potenciálu, trecej sily, viskoelasticity a I/V krivky materiálov, je to nový výkonný nástroj na charakterizáciu povrchových vlastností materiálov. Okrem toho má tento prístroj aj funkcie ako nano manipulácia a elektrochemické meranie.
