Lasertuvastusega aatomijõu mikroskoop
Aatomjõumikroskoopia põhiprintsiip on fikseerida nõrkade jõudude suhtes äärmiselt tundliku mikrokonsooli üks ots ja teine ots on pisikese nõela otsaga. Nõela ots puutub kergelt proovi pinnaga kokku. Äärmiselt nõrga tõukejõu tõttu nõela otsas olevate aatomite ja proovi pinnal olevate aatomite vahel hakkab nõela otsaga mikrokonsool kõikuma ja liigub konstanti kontrollides proovi pinnaga risti olevas suunas. jõud skaneerimise ajal. Optilise tuvastamise või tunnelvoolu tuvastamise meetodite abil saab mõõta skaneerimispunktidele vastavaid mikrokonsooli asendimuutusi, saades seeläbi teavet proovi pinnamorfoloogia kohta. Järgmisena võtame näitena aatomijõumikroskoobi (Laser AFM), mis on laialt levinud skaneerivate sondimikroskoopide perekond, et selgitada üksikasjalikult selle tööpõhimõtet.
Laserdioodi kiirgav laserkiir fokusseeritakse läbi optilise süsteemi konsooli tagaküljele ja peegeldub konsooli tagaküljelt fotodioodidest koosneva punktiasendi detektorisse. Proovi skaneerimisel proovi pinnal olevate aatomite ja mikrokonsooli otsas olevate aatomite vahelise vastasmõju tõttu paindub mikrokonsool ja kõikub proovi pinna morfoloogiaga ning ka peegeldunud kiir nihkub. vastavalt. Seetõttu saab fotodioodi kaudu valgustäpi asukoha muutusi tuvastades saada teavet uuritava proovi pinnamorfoloogia kohta.
Kogu süsteemi tuvastamise ja pildistamise protsessi vältel hoitakse sondi ja testitud proovi vaheline kaugus alati nanomeetri (10-9 meetrit) tasemel. Kui vahemaa on liiga suur, ei saa teavet proovi pinna kohta. Kui vahemaa on liiga väike, kahjustab see sondi ja testitavat proovi. Tagasiside ahela ülesanne on saada sondi proovi interaktsiooni tugevus sondilt tööprotsessi ajal, muuta prooviskanneri vertikaalsuunas rakendatavat pinget, et proov paisuks ja kokku tõmbuks, reguleerida kaugust. sondi ja testitud proovi vahel ning omakorda kontrollivad sondi proovi interaktsiooni tugevust, saavutades tagasiside kontrolli. Seetõttu on tagasiside juhtimine selle süsteemi põhitöömehhanism.
See süsteem kasutab digitaalse tagasiside juhtimisahelat. Kasutajad saavad juhtida tagasisideahela omadusi, seadistades juhttarkvara parameetrite tööriistaribal mitmeid parameetreid, nagu võrdlusvool, integraalvõimendus ja proportsionaalne võimendus.
Aatomjõumikroskoopia on analüütiline instrument, mida kasutatakse tahkete materjalide, sealhulgas isolaatorite pinnastruktuuri uurimiseks. Peamiselt kasutatav materjalide pinnamorfoloogia, pinnapotentsiaali, hõõrdejõu, viskoelastsuse ja I/V kõvera mõõtmiseks, see on võimas uus vahend materjalide pinnaomaduste iseloomustamiseks. Lisaks on sellel instrumendil ka selliseid funktsioone nagu nanomanipulatsioon ja elektrokeemiline mõõtmine.
