Microscop cu detecție cu laser de forță atomică
Principiul de bază al microscopiei cu forță atomică este fixarea unui capăt al unui microconsole care este extrem de sensibil la forțele slabe, iar celălalt capăt are un vârf mic de ac. Vârful acului atinge ușor suprafața probei. Datorită forței de respingere extrem de slabe dintre atomii de la vârful acului și atomii de pe suprafața probei, microconsolul cu vârful acului se va deplasa în direcția perpendiculară pe suprafața probei prin controlul constantei. forță în timpul scanării. Prin utilizarea metodelor de detectare optică sau de detectare a curentului de tunel, pot fi măsurate modificările de poziție ale microconsolei corespunzătoare punctelor de scanare, obținându-se astfel informații despre morfologia suprafeței probei. În continuare, vom lua ca exemplu microscopul cu forță atomică (Laser AFM), o familie de microscoape cu sondă de scanare utilizată în mod obișnuit, pentru a explica principiul său de funcționare în detaliu.
Raza laser emisă de o diodă laser este focalizată pe partea din spate a consolei printr-un sistem optic și este reflectată din spatele consolei către un detector de poziție spot compus din fotodiode. În timpul scanării probei, datorită forței de interacțiune dintre atomii de pe suprafața probei și atomii de la vârful sondei microconsole, microconsola se va îndoi și va fluctua cu morfologia suprafeței probei, iar fasciculul reflectat se va deplasa de asemenea. în consecinţă. Prin urmare, prin detectarea modificărilor poziției punctului de lumină printr-o fotodiodă, se pot obține informații despre morfologia suprafeței probei testate.
Pe parcursul întregului proces de detectare și imagistică a sistemului, distanța dintre sondă și proba testată este întotdeauna menținută la nivelul nanometrului (10-9 metri). Dacă distanța este prea mare, informațiile de pe suprafața probei nu pot fi obținute. Dacă distanța este prea mică, se va deteriora sonda și proba testată. Funcția buclei de feedback este de a obține puterea interacțiunii probei sondei de la sondă în timpul procesului de lucru, de a schimba tensiunea aplicată în direcția verticală a scanerului de eșantion, pentru a face proba să se extindă și să se contracte, să ajusteze distanța între sondă și proba testată și, la rândul său, controlează puterea interacțiunii probei sondei, realizând controlul feedback-ului. Prin urmare, controlul feedback-ului este mecanismul de lucru de bază al acestui sistem.
Acest sistem adoptă o buclă de control digitală cu feedback. Utilizatorii pot controla caracteristicile buclei de feedback prin setarea mai multor parametri, cum ar fi curentul de referință, câștigul integral și câștigul proporțional în bara de instrumente a parametrilor software-ului de control.
Microscopia cu forță atomică este un instrument analitic utilizat pentru a studia structura de suprafață a materialelor solide, inclusiv a izolatorilor. Folosit în principal pentru a măsura morfologia suprafeței, potențialul de suprafață, forța de frecare, viscoelasticitatea și curba I/V a materialelor, este un nou instrument puternic pentru caracterizarea proprietăților de suprafață ale materialelor. În plus, acest instrument are și funcții precum manipularea nano și măsurarea electrochimică.
