Odstraňování problémů se zvedacím mechanismem kondenzoru mikroskopů
Základní princip mikroskopu atomárních sil je následující: jeden konec mikrokonzoly, který je extrémně citlivý na slabé síly, je pevný a na druhém konci je namontován malý hrot sondy. Špička se jemně dotýká povrchu vzorku. Vzhledem k extrémně slabé odpudivé síle mezi atomy na hrotu sondy a atomy na povrchu vzorku, udržováním této síly konstantní během skenování, se mikrokonzola s hrotem pohybuje nahoru a dolů kolmo k povrchu vzorku, přičemž sleduje ekvipotenciální povrch definovaný interakční silou mezi hrotem a atomy povrchu vzorku. Pomocí optické detekce nebo metod detekce tunelového proudu lze měřit změnu polohy mikrokonzoly v každém snímacím bodě, takže lze získat informace o topografii povrchu vzorku. V následujícím textu se podíváme na mikroskop atomární síly využívající vychylování laserového paprsku pro detekci síly (Laser-AFM), běžně používaný člen rodiny rastrovacích sondových mikroskopů, abychom rozvedli jeho pracovní princip.
Během celého procesu zobrazování a detekce systému je vzdálenost mezi sondou a testovaným vzorkem udržována v nanometrovém měřítku (10⁻⁹ m). Pokud je vzdálenost příliš velká, nelze získat informace o povrchu vzorku; pokud je vzdálenost příliš malá, dojde k poškození sondy i testovaného vzorku. Zpětnovazební smyčka funguje následovně: během provozu přijímá velikost síly interakce sonda-vzorek ze sondy a upravuje napětí aplikované na vertikální osu skeneru vzorků. To pohání vzorek, aby se vysouval nebo zatahoval, čímž se reguluje separace sonda-vzorek a naopak se stabilizuje velikost síly interakce sonda-vzorek pro realizaci zpětnovazebního řízení. Proto zpětnovazební řízení tvoří hlavní operační mechanismus tohoto systému.
Tento systém využívá digitální zpětnovazební regulační smyčku. Uživatelé mohou řídit charakteristiky zpětnovazební smyčky nastavením parametrů včetně referenčního proudu, integrálního zesílení a proporcionálního zesílení v panelu parametrů ovládacího softwaru.
