Estructura i components d'un microscopi confocal
El microscopi de força atòmica és un microscopi de sonda d'escaneig desenvolupat basant-se en els principis bàsics del microscopi de túnel d'escaneig. L'aparició de la microscòpia de força atòmica, sens dubte, va tenir un paper impulsor en el desenvolupament de la nanotecnologia. La microscòpia de sonda d'escaneig, representada per la microscòpia de força atòmica, és una sèrie de microscopis que utilitzen una petita sonda per escanejar la superfície d'una mostra, proporcionant una observació amb gran augment. L'exploració amb microscòpia de força atòmica pot proporcionar informació sobre l'estat de la superfície de diversos tipus de mostres. En comparació amb els microscopis convencionals, l'avantatge de la microscòpia de força atòmica és que pot observar la superfície de les mostres a gran augment en condicions atmosfèriques, i es pot utilitzar per a gairebé totes les mostres (amb certs requisits de suavitat de la superfície), sense necessitat d'altres tractaments de preparació de mostres, per obtenir imatges de morfologia tridimensional de la superfície de la mostra. I pot realitzar càlculs de rugositat, gruix, amplada de pas, diagrama de blocs o anàlisi de mida de partícules sobre la imatge de morfologia tridimensional obtinguda a partir de l'escaneig.
La microscòpia de força atòmica pot detectar moltes mostres, proporcionar dades per a la investigació de superfícies i el control de la producció o el desenvolupament de processos, que no poden ser proporcionades pels mesuradors de rugositat superficial d'escaneig convencionals i microscopis electrònics.
1, Principis bàsics
La microscòpia de força atòmica utilitza la força d'interacció (força atòmica) entre la superfície d'una mostra i la punta d'una sonda fina per mesurar la morfologia de la superfície.
La punta de la sonda es troba en un petit voladís flexible i la interacció generada quan la sonda entra en contacte amb la superfície de la mostra es detecta en forma de desviació del voladís. La distància entre la superfície de la mostra i la sonda és inferior a 3-4 nm i la força detectada entre elles és inferior a 10-8 N. La llum del díode làser es centra a la part posterior del voladís. Quan el voladís es doblega sota l'acció de la força, la llum reflectida es desvia i s'utilitza un fotodetector sensible a la posició per desviar l'angle. A continuació, les dades recollides són processades per un ordinador per obtenir una imatge tridimensional de la superfície de la mostra.
Es col·loca una sonda en voladís completa a la superfície de la mostra controlada per un escàner piezoelèctric i s'escaneja en tres direccions amb una amplada de pas de 0,1 nm o menys en precisió horitzontal. En general, quan s'escaneja la superfície de la mostra en detall (eix XY), l'eix Z controlat per la retroalimentació de desplaçament del voladís roman fix i sense canvis. Els valors de l'eix Z que proporcionen retroalimentació sobre la resposta d'escaneig s'introdueixen a l'ordinador per al seu processament, donant lloc a una imatge d'observació (imatge 3D) de la superfície de la mostra.
