Laserový detekční mikroskop atomových sil
Základním principem mikroskopie atomárních sil je upevnit jeden konec mikrokonzoly, která je extrémně citlivý na slabé síly, a druhý konec má malý hrot jehly. Špička jehly se lehce dotýká povrchu vzorku. Díky extrémně slabé odpudivé síle mezi atomy na hrotu jehly a atomy na povrchu vzorku bude mikrokonzola s hrotem jehly kolísat a pohybovat se ve směru kolmém k povrchu vzorku řízením konstanty síla během skenování. Použitím metod optické detekce nebo detekce tunelového proudu lze měřit změny polohy mikrokonzoly odpovídající snímacím bodům, čímž se získají informace o povrchové morfologii vzorku. Dále si jako příklad uvedeme mikroskop Atomic Force Microscope (Laser AFM), běžně používanou rodinu rastrovacích sondových mikroskopů, abychom podrobně vysvětlili jeho pracovní princip.
Laserový paprsek emitovaný laserovou diodou je zaostřen na zadní stranu konzoly prostřednictvím optického systému a je odražen od zadní strany konzoly do bodového detektoru polohy složeného z fotodiod. Během skenování vzorku se v důsledku interakční síly mezi atomy na povrchu vzorku a atomy na špičce mikrokonzolové sondy bude mikrokonzola ohýbat a kolísat s morfologií povrchu vzorku a odražený paprsek se také posune. podle toho. Proto lze detekcí změn polohy světelné skvrny prostřednictvím fotodiody získat informace o povrchové morfologii testovaného vzorku.
Během celého procesu detekce a zobrazování systému je vzdálenost mezi sondou a testovaným vzorkem vždy udržována na úrovni nanometrů (10-9 metrů). Pokud je vzdálenost příliš velká, nelze získat informace o povrchu vzorku. Pokud je vzdálenost příliš malá, poškodí sondu a testovaný vzorek. Funkcí zpětnovazební smyčky je získat sílu interakce vzorku sondy ze sondy během pracovního procesu, změnit napětí aplikované ve vertikálním směru skeneru vzorků, aby se vzorek rozšířil a stáhl, upravila vzdálenost mezi sondou a testovaným vzorkem a následně řídit sílu interakce vzorku sondy, čímž je dosaženo zpětnovazební kontroly. Proto je zpětná vazba základním pracovním mechanismem tohoto systému.
Tento systém využívá digitální zpětnovazební regulační smyčku. Uživatelé mohou řídit charakteristiky zpětnovazební smyčky nastavením několika parametrů, jako je referenční proud, integrální zesílení a proporcionální zesílení v panelu parametrů ovládacího softwaru.
Mikroskopie atomových sil je analytický přístroj používaný ke studiu povrchové struktury pevných materiálů, včetně izolantů. Používá se hlavně k měření povrchové morfologie, povrchového potenciálu, třecí síly, viskoelasticity a I/V křivky materiálů, je to nový výkonný nástroj pro charakterizaci povrchových vlastností materiálů. Kromě toho má tento přístroj také funkce, jako je nano manipulace a elektrochemické měření.
