Laserdetectie atoomkrachtmicroscoop
Het basisprincipe van atoomkrachtmicroscopie is om het ene uiteinde van een microcantilever vast te zetten die extreem gevoelig is voor zwakke krachten, en het andere uiteinde heeft een kleine naaldpunt. De naaldpunt maakt licht contact met het oppervlak van het monster. Vanwege de extreem zwakke afstotende kracht tussen de atomen aan de punt van de naald en de atomen op het oppervlak van het monster, zal de microcantilever met de naaldpunt fluctueren en in de richting loodrecht op het oppervlak van het monster bewegen door de constante te regelen. kracht tijdens het scannen. Door gebruik te maken van optische detectie- of tunnelstroomdetectiemethoden kunnen de positieveranderingen van de microcantilever die overeenkomen met de scanpunten worden gemeten, waardoor informatie wordt verkregen over de oppervlaktemorfologie van het monster. Vervolgens zullen we de Atomic Force Microscope (Laser AFM), een veelgebruikte familie van scanning-sondemicroscopen, als voorbeeld nemen om het werkingsprincipe ervan in detail uit te leggen.
De door een laserdiode uitgezonden laserstraal wordt via een optisch systeem op de achterkant van de cantilever gefocusseerd en wordt vanaf de achterkant van de cantilever gereflecteerd naar een spotpositiedetector die uit fotodiodes bestaat. Tijdens het scannen van monsters zal de microcantilever, als gevolg van de interactiekracht tussen de atomen op het oppervlak van het monster en de atomen aan de punt van de microcantilever-sonde, buigen en fluctueren met de oppervlaktemorfologie van het monster, en zal de gereflecteerde straal ook verschuiven. overeenkomstig. Door veranderingen in de positie van de lichtvlek via een fotodiode te detecteren, kan daarom informatie over de oppervlaktemorfologie van het geteste monster worden verkregen.
Gedurende het hele proces van systeemdetectie en beeldvorming wordt de afstand tussen de sonde en het geteste monster altijd op nanometerniveau (10-9 meter) gehouden. Als de afstand te groot is, kan er geen informatie over het oppervlak van het monster worden verkregen. Als de afstand te klein is, zal dit de sonde en het geteste monster beschadigen. De functie van de feedbacklus is het verkrijgen van de sterkte van de sondemonsterinteractie van de sonde tijdens het werkproces, het veranderen van de spanning die wordt toegepast in de verticale richting van de monsterscanner, om het monster te laten uitzetten en samentrekken, de afstand aan te passen tussen de sonde en het geteste monster, en op zijn beurt de sterkte van de interactie met het sondemonster regelen, waardoor feedbackcontrole wordt bereikt. Daarom is feedbackcontrole het belangrijkste werkingsmechanisme van dit systeem.
Dit systeem maakt gebruik van een digitale feedbackregellus. Gebruikers kunnen de kenmerken van de feedbacklus regelen door verschillende parameters in te stellen, zoals referentiestroom, integrale versterking en proportionele versterking in de parameterwerkbalk van de besturingssoftware.
Atoomkrachtmicroscopie is een analytisch instrument dat wordt gebruikt om de oppervlaktestructuur van vaste materialen, inclusief isolatoren, te bestuderen. Het wordt voornamelijk gebruikt om de oppervlaktemorfologie, het oppervlaktepotentieel, de wrijvingskracht, de visco-elasticiteit en de I/V-curve van materialen te meten. Het is een krachtig nieuw instrument voor het karakteriseren van de oppervlakte-eigenschappen van materialen. Daarnaast beschikt dit instrument ook over functies als nanomanipulatie en elektrochemische meting.
