Microscopi de detecció làser de força atòmica
El principi bàsic de la microscòpia de força atòmica és fixar un extrem d'un microvolant que és extremadament sensible a les forces febles, i l'altre extrem té una petita punta d'agulla. La punta de l'agulla entra lleugerament en contacte amb la superfície de la mostra. A causa de la força de repulsió extremadament feble entre els àtoms de la punta de l'agulla i els àtoms de la superfície de la mostra, el microvolant amb la punta de l'agulla fluctuarà i es mourà en la direcció perpendicular a la superfície de la mostra controlant la constant. força durant l'escaneig. Mitjançant l'ús de mètodes de detecció òptica o de detecció de corrent de túnel, es poden mesurar els canvis de posició del microvolant corresponents als punts d'escaneig, obtenint així informació sobre la morfologia superficial de la mostra. A continuació, prendrem com a exemple el microscopi de força atòmica (Laser AFM), una família de microscopis de sonda d'escaneig que s'utilitza habitualment, per explicar-ne detalladament el principi de funcionament.
El raig làser emès per un díode làser es centra a la part posterior del voladís mitjançant un sistema òptic, i es reflecteix des de la part posterior del voladís a un detector de posició puntual compost de fotodíodes. Durant l'exploració de la mostra, a causa de la força d'interacció entre els àtoms de la superfície de la mostra i els àtoms de la punta de la sonda del microvolant, el microvolant es doblegarà i fluctuarà amb la morfologia superficial de la mostra, i el feix reflectit també es desplaçarà. en conseqüència. Per tant, detectant canvis en la posició del punt de llum mitjançant un fotodíode, es pot obtenir informació sobre la morfologia superficial de la mostra provada.
Durant tot el procés de detecció i imatge del sistema, la distància entre la sonda i la mostra provada sempre es manté al nivell del nanòmetre (10-9 metres). Si la distància és massa gran, no es pot obtenir informació sobre la superfície de la mostra. Si la distància és massa petita, danyarà la sonda i la mostra provada. La funció del bucle de retroalimentació és obtenir la força de la interacció de la mostra de la sonda de la sonda durant el procés de treball, canviar la tensió aplicada en la direcció vertical de l'escàner de la mostra, per tal que la mostra s'expandeixi i es contragui, ajusteu la distància. entre la sonda i la mostra provada i, al seu torn, controlar la força de la interacció de la mostra de la sonda, aconseguint un control de retroalimentació. Per tant, el control de retroalimentació és el mecanisme de treball bàsic d'aquest sistema.
Aquest sistema adopta un bucle de control de retroalimentació digital. Els usuaris poden controlar les característiques del bucle de retroalimentació establint diversos paràmetres com ara el corrent de referència, el guany integral i el guany proporcional a la barra d'eines de paràmetres del programari de control.
La microscòpia de força atòmica és un instrument analític utilitzat per estudiar l'estructura superficial de materials sòlids, inclosos els aïllants. S'utilitza principalment per mesurar la morfologia superficial, el potencial superficial, la força de fregament, la viscoelasticitat i la corba I/V dels materials, és un nou instrument potent per caracteritzar les propietats superficials dels materials. A més, aquest instrument també té funcions com la nanomanipulació i la mesura electroquímica.
