AFM原子力显微镜力检测部分、位置检测部分、反馈部分介绍

 新闻资讯     |      2023-03-24 13:57:40

相信大家都听说过原子力显微镜,今天小编带大家一起详细了解一下吧!

原子力显微镜是什么:

原子力显微镜是一种以物理学原理为基础,通过扫描探针与样品表面原子相互作用而成像的新型表面分析仪器。它属于继光学显微镜、电子显微镜之后的第三代显微镜。

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AFM原子力显微镜通常利用一个很尖的探针对样品扫描,探针固定在对探针与样品表面作用力很敏感的微悬臂上。悬臂受力偏折会引起由激光源发出的激光束经悬臂反射后发生位移。检测器接受反射光,*后接受信号经过计算机系统采集、处理、形成样品表面形貌图像。

在原子力显微镜的系统中,可分成三个部分:力检测部分、位置检测部分、反馈系统。

力检测部分:

原子力显微镜(AFM)的系统中,所要检测的力是原子与原子之间的范德华力。所以在本系统中是使用微小悬臂来检测原子之间力的变化量。微悬臂通常由一个一般100~500μm长和大约500nm~5μm厚的硅片或氮化硅片制成。微悬臂顶端有一个尖锐针尖,用来检测样品-针尖间的相互作用力。这微小悬臂有一定的规格,例如:长度、宽度、弹性系数以及针尖的形状,而这些规格的选择是依照样品的特性,以及操作模式的不同,而选择不同类型的探针。

位置检测部分:

在原子力显微镜的系统中,当针尖与样品之间有了交互作用之后,会使得悬臂cantilever摆动,当激光照射在微悬臂的末端时,其反射光的位置也会因为悬臂摆动而有所改变,这就造成偏移量的产生。在整个系统中是依靠激光光斑位置检测器将偏移量记录下并转换成电的信号,以供SPM控制器作信号处理。

反馈系统:

原子力显微镜(AFM)的系统中,将信号经由激光检测器取入之后,在反馈系统中会将此信号当作反馈信号,作为内部的调整信号,并驱使通常由压电陶瓷管制作的扫描器做适当的移动,以保持样品与针尖保持一定的作用力。