Mikroskop atomske sile laserske detekcije
Osnovni princip mikroskopije atomskih sila je fiksiranje jednog kraja mikrokantilevera koji je izuzetno osjetljiv na slabe sile, a drugi kraj ima sićušan vrh igle. Vrh igle lagano dodiruje površinu uzorka. Zbog izrazito slabe odbojne sile između atoma na vrhu igle i atoma na površini uzorka, mikrokantilever s vrhom igle će fluktuirati i kretati se u smjeru okomitom na površinu uzorka kontrolirajući konstantu sila tijekom skeniranja. Korištenjem metoda optičke detekcije ili tunelske struje mogu se izmjeriti promjene položaja mikrokonzole koje odgovaraju točkama skeniranja, čime se dobivaju informacije o morfologiji površine uzorka. Zatim ćemo uzeti mikroskop atomske sile (Laser AFM), često korištenu obitelj skenirajućih sondnih mikroskopa, kao primjer kako bismo detaljno objasnili njegov princip rada.
Laserska zraka koju emitira laserska dioda fokusira se na stražnju stranu konzole putem optičkog sustava i reflektira se od stražnje strane konzole do detektora položaja točke sastavljenog od fotodioda. Tijekom skeniranja uzorka, zbog sile interakcije između atoma na površini uzorka i atoma na vrhu sonde mikrokonzole, mikrokonzola će se saviti i fluktuirati s morfologijom površine uzorka, a reflektirana zraka će se također pomaknuti prema tome. Stoga se detekcijom promjena u položaju svjetlosne točke preko fotodiode mogu dobiti informacije o morfologiji površine ispitivanog uzorka.
Tijekom cijelog procesa detekcije sustava i snimanja, udaljenost između sonde i testiranog uzorka uvijek se održava na nanometarskoj (10-9 metara) razini. Ako je udaljenost prevelika, ne mogu se dobiti podaci o površini uzorka. Ako je udaljenost premala, oštetit će sondu i ispitivani uzorak. Funkcija povratne petlje je dobiti snagu interakcije uzorka sonde od sonde tijekom radnog procesa, promijeniti napon primijenjen u okomitom smjeru skenera uzorka, kako bi se uzorak proširio i skupio, prilagoditi udaljenost između sonde i ispitivanog uzorka, te zauzvrat kontrolirati snagu interakcije uzorka sonde, postižući povratnu kontrolu. Stoga je povratna kontrola temeljni radni mehanizam ovog sustava.
Ovaj sustav usvaja digitalnu povratnu kontrolnu petlju. Korisnici mogu kontrolirati karakteristike povratne sprege postavljanjem nekoliko parametara kao što su referentna struja, integralno pojačanje i proporcionalno pojačanje na alatnoj traci parametara upravljačkog softvera.
Mikroskopija atomske sile je analitički instrument koji se koristi za proučavanje površinske strukture čvrstih materijala, uključujući izolatore. Uglavnom se koristi za mjerenje površinske morfologije, površinskog potencijala, sile trenja, viskoelastičnosti i I/V krivulje materijala, snažan je novi instrument za karakterizaciju površinskih svojstava materijala. Osim toga, ovaj instrument također ima funkcije kao što su nano manipulacija i elektrokemijska mjerenja.
