Lazerinis atominės jėgos mikroskopas
Pagrindinis atominės jėgos mikroskopijos principas yra pritvirtinti vieną mikrokonsolės galą, kuris yra ypač jautrus silpnoms jėgoms, o kitas galas turi mažą adatos galiuką. Adatos galiukas lengvai liečiasi su mėginio paviršiumi. Dėl itin silpnos atstūmimo jėgos tarp adatos gale esančių atomų ir mėginio paviršiuje esančių atomų, mikrokonsolė su adatos galiuku svyruos ir judės statmena mėginio paviršiui kryptimi, valdydama konstantą. jėga nuskaitymo metu. Taikant optinio aptikimo arba tunelinės srovės aptikimo metodus, galima išmatuoti mikrokonsolės padėties pokyčius, atitinkančius skenavimo taškus, ir taip gauti informaciją apie mėginio paviršiaus morfologiją. Toliau kaip pavyzdį paimsime atominių jėgų mikroskopą (Laser AFM), dažniausiai naudojamą skenuojančių zondų mikroskopų šeimą, kaip pavyzdį, kad paaiškintume jo veikimo principą.
Lazerio diodo skleidžiamas lazerio spindulys per optinę sistemą sufokusuojamas į galinę konsolės dalį ir atsispindi nuo konsolės galo iki taško padėties detektoriaus, sudaryto iš fotodiodų. Mėginio skenavimo metu dėl sąveikos jėgos tarp mėginio paviršiuje esančių atomų ir mikrokonsolio zondo gale esančių atomų mikrokonsolė sulinks ir svyruos pagal mėginio paviršiaus morfologiją, o atspindėtas spindulys taip pat pasislinks. atitinkamai. Todėl per fotodiodą aptikus šviesos dėmės padėties pokyčius, galima gauti informaciją apie tiriamo mėginio paviršiaus morfologiją.
Viso sistemos aptikimo ir vaizdo gavimo proceso metu atstumas tarp zondo ir tiriamo mėginio visada išlaikomas nanometrų (10-9 metrų) lygyje. Jei atstumas per didelis, informacijos apie mėginio paviršių gauti nepavyks. Jei atstumas yra per mažas, tai sugadins zondą ir tiriamą mėginį. Grįžtamojo ryšio kilpos funkcija yra gauti zondo mėginio sąveikos stiprumą iš zondo darbo proceso metu, pakeisti įtampą, taikomą vertikalia mėginio skaitytuvo kryptimi, kad mėginys išsiplėstų ir susitrauktų, reguliuoti atstumą. tarp zondo ir išbandyto mėginio, o savo ruožtu kontroliuoja zondo mėginio sąveikos stiprumą, taip pasiekiant grįžtamojo ryšio kontrolę. Todėl grįžtamojo ryšio valdymas yra pagrindinis šios sistemos veikimo mechanizmas.
Ši sistema naudoja skaitmeninio grįžtamojo ryšio valdymo kilpą. Vartotojai gali valdyti grįžtamojo ryšio linijos charakteristikas, valdymo programinės įrangos parametrų įrankių juostoje nustatydami kelis parametrus, tokius kaip atskaitos srovė, integralinis stiprinimas ir proporcingas stiprinimas.
Atominės jėgos mikroskopija yra analitinis instrumentas, naudojamas kietųjų medžiagų, įskaitant izoliatorius, paviršiaus struktūrai tirti. Daugiausia naudojama medžiagų paviršiaus morfologijai, paviršiaus potencialui, trinties jėgai, klampumui ir I/V kreivei matuoti. Tai galingas naujas instrumentas medžiagų paviršiaus savybėms apibūdinti. Be to, šis prietaisas taip pat turi tokias funkcijas kaip nano manipuliavimas ir elektrocheminis matavimas.
