Χαρακτηριστικά δομής οργάνου μικροσκοπίου ατομικής δύναμης
Σε ένα σύστημα μικροσκοπίου ατομικής δύναμης (AFM), η δύναμη που πρέπει να ανιχνευθεί είναι η δύναμη van der Waals μεταξύ των ατόμων. Επομένως, σε αυτό το σύστημα, χρησιμοποιείται ένας μικροσκοπικός πρόβολος για την ανίχνευση της διακύμανσης της δύναμης μεταξύ των ατόμων. Οι πρόβολοι κατασκευάζονται συνήθως από γκοφρέτα πυριτίου ή νιτριδίου του πυριτίου συνήθως μήκους 100–500 μm και πάχους περίπου 500 nm–5 μm. Υπάρχει ένα αιχμηρό άκρο στην κορυφή του προβόλου, το οποίο χρησιμοποιείται για την ανίχνευση της δύναμης αλληλεπίδρασης μεταξύ του δείγματος και του άκρου. Ο μικροσκοπικός πρόβολος έχει ορισμένες προδιαγραφές, όπως: μήκος, πλάτος, μέτρο ελαστικότητας και σχήμα άκρου, και αυτές οι προδιαγραφές επιλέγονται σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά του δείγματος και τους διαφορετικούς τρόπους λειτουργίας και επιλέγονται διαφορετικοί τύποι ανιχνευτών.
τμήμα ανίχνευσης θέσης
Στο σύστημα μικροσκοπίου ατομικής δύναμης (AFM), όταν υπάρχει αλληλεπίδραση μεταξύ του άκρου της βελόνας και του δείγματος, ο πρόβολος θα αιωρείται. Όταν το λέιζερ ακτινοβοληθεί στο άκρο του μικροπροβολέα, η θέση του ανακλώμενου φωτός θα αλλάξει επίσης λόγω της αιώρησης του προβόλου. άλλαξε, πράγμα που οδηγεί σε αντιστάθμιση. Σε ολόκληρο το σύστημα, ο ανιχνευτής θέσης λέιζερ βασίζεται για την καταγραφή της μετατόπισης και τη μετατροπή του σε ηλεκτρικό σήμα για την επεξεργασία του σήματος από τον ελεγκτή SPM.
σύστημα ανατροφοδότησης
Στο σύστημα ατομικής δύναμης μικροσκοπίου (AFM), αφού το σήμα ληφθεί μέσω του ανιχνευτή λέιζερ, το σήμα θα χρησιμοποιηθεί ως σήμα ανάδρασης στο σύστημα ανάδρασης, ως σήμα εσωτερικής ρύθμισης, και οδηγεί τη σάρωση, η οποία συνήθως γίνεται ενός πιεζοηλεκτρικού κεραμικού σωλήνα. Κάντε την κατάλληλη κίνηση της συσκευής για να διατηρήσετε το δείγμα και το άκρο της βελόνας για να διατηρήσετε μια συγκεκριμένη δύναμη.
Συνοψίζω
Το σύστημα AFM χρησιμοποιεί έναν σαρωτή κατασκευασμένο από πιεζοηλεκτρικούς κεραμικούς σωλήνες για τον ακριβή έλεγχο των μικροσκοπικών κινήσεων σάρωσης. Τα πιεζοηλεκτρικά κεραμικά είναι υλικά με ιδιαίτερες ιδιότητες. Όταν εφαρμόζεται τάση στα δύο συμμετρικά άκρα των πιεζοηλεκτρικών κεραμικών, τα πιεζοηλεκτρικά κεραμικά θα επιμηκυνθούν ή θα βραχυνθούν σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση. Το μήκος της επιμήκυνσης ή της βράχυνσης είναι γραμμικό με το μέγεθος της εφαρμοζόμενης τάσης. Δηλαδή, η μικροσκοπική διαστολή και συστολή των πιεζοηλεκτρικών κεραμικών μπορεί να ελεγχθεί αλλάζοντας την τάση. Συνήθως, τρία πιεζοηλεκτρικά κεραμικά μπλοκ που αντιπροσωπεύουν τις κατευθύνσεις X, Y και Z διαμορφώνονται σε σχήμα τρίποδου και ο σκοπός της οδήγησης του καθετήρα για σάρωση στην επιφάνεια του δείγματος επιτυγχάνεται ελέγχοντας τη διαστολή και τη συστολή των X και Y κατευθύνσεις; ελέγχοντας τη διαστολή και τη συστολή των πιεζοηλεκτρικών κεραμικών προς την κατεύθυνση Z Για να επιτευχθεί ο σκοπός του ελέγχου της απόστασης μεταξύ του καθετήρα και του δείγματος.
Το μικροσκόπιο ατομικής δύναμης (AFM) συνδυάζει τα παραπάνω τρία μέρη για να παρουσιάσει τα επιφανειακά χαρακτηριστικά του δείγματος: στο σύστημα μικροσκοπίου ατομικής δύναμης (AFM), χρησιμοποιείται ένας μικροσκοπικός πρόβολος για την αίσθηση της αλληλεπίδρασης μεταξύ της άκρης και του δείγματος. προκαλέστε την αιώρηση του μικροπροβολέα και, στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε το λέιζερ για να ακτινοβολήσετε το φως στο άκρο του προβόλου. Όταν σχηματιστεί η ταλάντευση, η θέση του ανακλώμενου φωτός θα αλλάξει και θα προκαλέσει μετατόπιση. Αυτή τη στιγμή, ο ανιχνευτής λέιζερ θα καταγράψει τη μετατόπιση. Το σήμα αυτή τη στιγμή θα σταλεί επίσης στο σύστημα ανάδρασης για να διευκολυνθεί το σύστημα να κάνει τις κατάλληλες ρυθμίσεις και, τέλος, τα χαρακτηριστικά επιφάνειας του δείγματος θα παρουσιαστούν με τη μορφή εικόνων.
