Микроскоп за атомна сила с лазерно откриване
Основният принцип на атомно-силовата микроскопия е да се фиксира единият край на микроконзола, която е изключително чувствителна към слаби сили, а другият край има малък връх на иглата. Върхът на иглата леко докосва повърхността на пробата. Поради изключително слабата отблъскваща сила между атомите на върха на иглата и атомите на повърхността на пробата, микроконзолата с върха на иглата ще се колебае и ще се движи в посока, перпендикулярна на повърхността на пробата, като контролира постоянната сила по време на сканиране. Чрез използване на оптично откриване или методи за откриване на тунелен ток могат да бъдат измерени промените в позицията на микроконзолата, съответстващи на точките на сканиране, като по този начин се получава информация за повърхностната морфология на пробата. След това ще вземем атомно-силовия микроскоп (лазерен АСМ), често използвано семейство сканиращи сондови микроскопи, като пример, за да обясним принципа на работа в детайли.
Лазерният лъч, излъчван от лазерен диод, се фокусира върху гърба на конзолата чрез оптична система и се отразява от задната страна на конзолата към детектор за позициониране на място, съставен от фотодиоди. По време на сканиране на пробата, поради силата на взаимодействие между атомите на повърхността на пробата и атомите на върха на сондата на микроконзолата, микроконзолата ще се огъне и ще се колебае с морфологията на повърхността на пробата и отразеният лъч също ще се измести съответно. Следователно чрез откриване на промени в позицията на светлинното петно чрез фотодиод може да се получи информация за повърхностната морфология на тестваната проба.
По време на целия процес на системно откриване и изобразяване разстоянието между сондата и тестваната проба винаги се поддържа на ниво нанометър (10-9 метра). Ако разстоянието е твърде голямо, не може да се получи информация за повърхността на пробата. Ако разстоянието е твърде малко, това ще повреди сондата и тестваната проба. Функцията на веригата за обратна връзка е да получи силата на взаимодействието на пробата на сондата от сондата по време на работния процес, да промени напрежението, приложено във вертикална посока на скенера за пробата, така че пробата да се разшири и свие, да регулира разстоянието между сондата и тестваната проба и от своя страна контролира силата на взаимодействието на пробата на сондата, постигайки контрол на обратната връзка. Следователно управлението с обратна връзка е основният работен механизъм на тази система.
Тази система използва контролна верига за цифрова обратна връзка. Потребителите могат да контролират характеристиките на веригата за обратна връзка, като зададат няколко параметъра като референтен ток, интегрално усилване и пропорционално усилване в лентата с инструменти на параметрите на контролния софтуер.
Атомно-силовата микроскопия е аналитичен инструмент, използван за изследване на повърхностната структура на твърди материали, включително изолатори. Основно използван за измерване на морфологията на повърхността, потенциала на повърхността, силата на триене, вискоеластичността и I/V кривата на материалите, той е мощен нов инструмент за характеризиране на повърхностните свойства на материалите. Освен това този инструмент има и функции като нано манипулиране и електрохимично измерване.
