Laserilmaisin atomivoimamikroskooppi
Atomivoimamikroskopian perusperiaate on kiinnittää mikroulokkeen toinen pää, joka on erittäin herkkä heikkoille voimille, ja toisessa päässä on pieni neulankärki. Neulan kärki koskettaa kevyesti näytteen pintaa. Neulan kärjessä olevien atomien ja näytteen pinnalla olevien atomien välisen äärimmäisen heikon hylkimisvoiman vuoksi neulankärjellä varustettu mikrouloke vaihtelee ja liikkuu kohtisuoraan näytteen pintaan nähden säätämällä vakiota. voimaa skannauksen aikana. Optista ilmaisua tai tunnelointivirran havaitsemismenetelmiä käyttämällä voidaan mitata skannauspisteitä vastaavan mikroulokkeen sijainnin muutoksia, jolloin saadaan tietoa näytteen pinnan morfologiasta. Seuraavaksi otamme atomivoimamikroskoopin (Laser AFM), joka on yleisesti käytetty pyyhkäisyanturimikroskooppiperhe, esimerkkinä sen toimintaperiaatteen yksityiskohtaisesta selittämisestä.
Laserdiodin lähettämä lasersäde kohdistetaan ulokkeen takaosaan optisen järjestelmän kautta ja heijastuu ulokkeen takaosasta valodiodeista koostuvaan pisteaseman ilmaisimeen. Näytteen skannauksen aikana näytteen pinnalla olevien atomien ja mikroulokeanturin kärjessä olevien atomien välisen vuorovaikutusvoiman vuoksi mikrouloke taipuu ja vaihtelee näytteen pinnan morfologian mukaan ja myös heijastunut säde siirtyy. vastaavasti. Siksi havaitsemalla valopisteen sijainnin muutokset valodiodin kautta voidaan saada tietoa testatun näytteen pinnan morfologiasta.
Koko järjestelmän havaitsemis- ja kuvantamisprosessin ajan mittapään ja testatun näytteen välinen etäisyys pidetään aina nanometrin (10-9 metrin) tasolla. Jos etäisyys on liian suuri, tietoa näytteen pinnasta ei saada. Jos etäisyys on liian pieni, se vahingoittaa anturia ja testattua näytettä. Takaisinkytkentäsilmukan tehtävänä on saada anturin näytteen vuorovaikutuksen voimakkuus anturista työprosessin aikana, muuttaa näyteskannerin pystysuunnassa käytettyä jännitettä, jotta näyte laajenee ja supistuu, säädä etäisyyttä. anturin ja testatun näytteen välillä ja vuorostaan ohjaavat koetinnäytteen vuorovaikutuksen voimakkuutta, jolloin saavutetaan palauteohjaus. Siksi takaisinkytkentäohjaus on tämän järjestelmän keskeinen toimintamekanismi.
Tämä järjestelmä ottaa käyttöön digitaalisen takaisinkytkennän ohjaussilmukan. Käyttäjät voivat ohjata takaisinkytkentäsilmukan ominaisuuksia asettamalla ohjausohjelmiston parametrityökalurivillä useita parametreja, kuten referenssivirran, integraalivahvistuksen ja suhteellisen vahvistuksen.
Atomivoimamikroskopia on analyyttinen instrumentti, jota käytetään kiinteiden materiaalien pintarakenteen tutkimiseen, mukaan lukien eristeet. Sitä käytetään pääasiassa materiaalien pinnan morfologian, pintapotentiaalin, kitkavoiman, viskoelastisuuden ja I/V-käyrän mittaamiseen, ja se on tehokas uusi instrumentti materiaalien pintaominaisuuksien karakterisointiin. Lisäksi tässä instrumentissa on myös toimintoja, kuten nanomanipulaatio ja sähkökemiallinen mittaus.
