AFM原子力顯微鏡力檢測部分、位置檢測部分、反饋部分介紹

 新聞資訊     |      2023-03-24 13:57:40

相信大家都聽說過原子力顯微鏡,今天小編帶大家一起詳細(xì)了解一下吧!

原子力顯微鏡是什么:

原子力顯微鏡是一種以物理學(xué)原理為基礎(chǔ),通過掃描探針與樣品表面原子相互作用而成像的新型表面分析儀器。它屬于繼光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡之后的第三代顯微鏡。

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AFM原子力顯微鏡通常利用一個(gè)很尖的探針對樣品掃描,探針固定在對探針與樣品表面作用力很敏感的微懸臂上。懸臂受力偏折會引起由激光源發(fā)出的激光束經(jīng)懸臂反射后發(fā)生位移。檢測器接受反射光,*后接受信號經(jīng)過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采集、處理、形成樣品表面形貌圖像。

在原子力顯微鏡的系統(tǒng)中,可分成三個(gè)部分:力檢測部分、位置檢測部分、反饋系統(tǒng)。

力檢測部分:

原子力顯微鏡(AFM)的系統(tǒng)中,所要檢測的力是原子與原子之間的范德華力。所以在本系統(tǒng)中是使用微小懸臂來檢測原子之間力的變化量。微懸臂通常由一個(gè)一般100~500μm長和大約500nm~5μm厚的硅片或氮化硅片制成。微懸臂頂端有一個(gè)尖銳針尖,用來檢測樣品-針尖間的相互作用力。這微小懸臂有一定的規(guī)格,例如:長度、寬度、彈性系數(shù)以及針尖的形狀,而這些規(guī)格的選擇是依照樣品的特性,以及操作模式的不同,而選擇不同類型的探針。

位置檢測部分:

在原子力顯微鏡的系統(tǒng)中,當(dāng)針尖與樣品之間有了交互作用之后,會使得懸臂cantilever擺動,當(dāng)激光照射在微懸臂的末端時(shí),其反射光的位置也會因?yàn)閼冶蹟[動而有所改變,這就造成偏移量的產(chǎn)生。在整個(gè)系統(tǒng)中是依靠激光光斑位置檢測器將偏移量記錄下并轉(zhuǎn)換成電的信號,以供SPM控制器作信號處理。

反饋系統(tǒng):

原子力顯微鏡(AFM)的系統(tǒng)中,將信號經(jīng)由激光檢測器取入之后,在反饋系統(tǒng)中會將此信號當(dāng)作反饋信號,作為內(nèi)部的調(diào)整信號,并驅(qū)使通常由壓電陶瓷管制作的掃描器做適當(dāng)?shù)囊苿?,以保持樣品與針尖保持一定的作用力。