Microscopio de fuerza atómica con detección láser
El principio básico de la microscopía de fuerza atómica es fijar un extremo de un microvoladizo que es extremadamente sensible a fuerzas débiles y el otro extremo tiene una pequeña punta de aguja. La punta de la aguja hace contacto ligeramente con la superficie de la muestra. Debido a la fuerza repulsiva extremadamente débil entre los átomos en la punta de la aguja y los átomos en la superficie de la muestra, el micro voladizo con la punta de la aguja fluctuará y se moverá en la dirección perpendicular a la superficie de la muestra controlando la constante. fuerza durante el escaneo. Mediante el uso de métodos de detección óptica o de detección de corriente de túnel, se pueden medir los cambios de posición del microvoladizo correspondientes a los puntos de escaneo, obteniendo así información sobre la morfología de la superficie de la muestra. A continuación, tomaremos el microscopio de fuerza atómica (Laser AFM), una familia de microscopios de sonda de barrido de uso común, como ejemplo para explicar su principio de funcionamiento en detalle.
El rayo láser emitido por un diodo láser se enfoca en la parte posterior del voladizo a través de un sistema óptico y se refleja desde la parte posterior del voladizo hasta un detector de posición puntual compuesto de fotodiodos. Durante el escaneo de la muestra, debido a la fuerza de interacción entre los átomos en la superficie de la muestra y los átomos en la punta de la sonda en microcantilever, el microcantilever se doblará y fluctuará con la morfología de la superficie de la muestra, y el haz reflejado también se desplazará. respectivamente. Por lo tanto, al detectar cambios en la posición del punto de luz a través de un fotodiodo, se puede obtener información sobre la morfología de la superficie de la muestra analizada.
Durante todo el proceso de detección e imágenes del sistema, la distancia entre la sonda y la muestra analizada siempre se mantiene en el nivel nanométrico (10-9 metros). Si la distancia es demasiado grande, no se puede obtener información sobre la superficie de la muestra. Si la distancia es demasiado pequeña, dañará la sonda y la muestra analizada. La función del circuito de retroalimentación es obtener la fuerza de la interacción de la muestra con la sonda durante el proceso de trabajo, cambiar el voltaje aplicado en la dirección vertical del escáner de muestra, para hacer que la muestra se expanda y contraiga, ajustar la distancia. entre la sonda y la muestra analizada y, a su vez, controlar la fuerza de la interacción de la sonda y la muestra, logrando un control de retroalimentación. Por lo tanto, el control por retroalimentación es el mecanismo de trabajo central de este sistema.
Este sistema adopta un bucle de control de retroalimentación digital. Los usuarios pueden controlar las características del circuito de retroalimentación configurando varios parámetros, como corriente de referencia, ganancia integral y ganancia proporcional en la barra de herramientas de parámetros del software de control.
La microscopía de fuerza atómica es un instrumento analítico que se utiliza para estudiar la estructura superficial de materiales sólidos, incluidos los aislantes. Utilizado principalmente para medir la morfología de la superficie, el potencial de la superficie, la fuerza de fricción, la viscoelasticidad y la curva I/V de los materiales, es un nuevo y poderoso instrumento para caracterizar las propiedades de la superficie de los materiales. Además, este instrumento también cuenta con funciones como nano manipulación y medición electroquímica.
