Микроскоп атомске силе за ласерску детекцију
Основни принцип микроскопије атомске силе је фиксирање једног краја микрокантилевера који је изузетно осетљив на слабе силе, а други крај има мали врх игле. Врх игле лагано додирује површину узорка. Због изузетно слабе силе одбијања између атома на врху игле и атома на површини узорка, микрокантилевер са врхом игле ће флуктуирати и кретати се у правцу који је окомит на површину узорка контролисањем константе сила током скенирања. Коришћењем оптичке детекције или метода детекције тунелске струје, могу се мерити промене положаја микрокантилевера које одговарају тачкама скенирања, чиме се добијају информације о морфологији површине узорка. Затим ћемо узети Атомиц Форце Мицросцопе (Ласер АФМ), најчешће коришћену породицу микроскопа за скенирање сонде, као пример да бисмо детаљно објаснили његов принцип рада.
Ласерски сноп који емитује ласерска диода фокусира се на полеђину конзоле преко оптичког система и рефлектује се од задње стране конзоле до детектора положаја тачке састављеног од фотодиода. Током скенирања узорка, због силе интеракције између атома на површини узорка и атома на врху сонде микрокантилевера, микрокантилевер ће се савијати и флуктуирати са морфологијом површине узорка, а рефлектовани сноп ће се такође померати сходно томе. Због тога се детекцијом промена положаја светлосне тачке преко фотодиоде може добити информација о морфологији површине испитиваног узорка.
Током читавог процеса системске детекције и снимања, растојање између сонде и тестираног узорка се увек одржава на нивоу нанометара (10-9 метара). Ако је растојање превелико, не може се добити информација о површини узорка. Ако је растојање премало, оштетиће сонду и тестирани узорак. Функција повратне петље је да добије снагу интеракције узорка сонде са сондом током радног процеса, промени напон који се примењује у вертикалном правцу скенера узорка, тако да се узорак прошири и скупи, прилагоди растојање између сонде и тестираног узорка, а заузврат контролишу јачину интеракције узорка сонде, постижући повратну контролу. Стога је контрола повратне спреге основни механизам рада овог система.
Овај систем усваја дигиталну контролну петљу повратне спреге. Корисници могу контролисати карактеристике повратне спреге постављањем неколико параметара као што су референтна струја, интегрално појачање и пропорционално појачање у траци са параметрима контролног софтвера.
Микроскопија атомске силе је аналитички инструмент који се користи за проучавање површинске структуре чврстих материјала, укључујући изолаторе. Углавном се користи за мерење површинске морфологије, површинског потенцијала, силе трења, вискоеластичности и И/В криве материјала, то је моћан нови инструмент за карактеризацију површинских својстава материјала. Поред тога, овај инструмент такође има функције као што су нано манипулација и електрохемијско мерење.
