مشخصات ساختار ابزار میکروسکوپ نیروی اتمی

مشخصات ساختار ابزار میکروسکوپ نیروی اتمی

در سیستم میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، نیرویی که باید تشخیص داده شود، نیروی واندروالسی بین اتم‌ها است. بنابراین، در این سیستم از یک کنسول کوچک برای تشخیص تغییر نیرو بین اتم ها استفاده می شود. کنسول ها معمولاً از ویفر سیلیکونی یا نیترید سیلیکونی به طول 100 تا 500 میکرومتر و ضخامت تقریباً 500 نانومتر تا 5 میکرومتر ساخته می شوند. یک نوک تیز در بالای کنسول وجود دارد که برای تشخیص نیروی برهمکنش بین نمونه و نوک استفاده می شود. کنسول ریز دارای مشخصات مشخصی مانند: طول، عرض، مدول الاستیسیته و شکل نوک می باشد و این مشخصات با توجه به ویژگی های نمونه و حالت های مختلف عملکرد انتخاب می شوند و انواع مختلف پروب ها انتخاب می شوند.

بخش تشخیص موقعیت

در سیستم میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، هنگامی که برهمکنش بین نوک سوزن و نمونه وجود دارد، کنسول کنسول نوسان می کند. هنگامی که لیزر در انتهای میکروکنتیلر تابش می کند، موقعیت نور بازتاب شده نیز به دلیل چرخش کنسول تغییر می کند. تغییر کرد که منجر به جبران می شود. در کل سیستم، آشکارساز موقعیت نقطه لیزری برای ثبت آفست و تبدیل آن به سیگنال الکتریکی برای پردازش سیگنال توسط کنترلر SPM متکی است.

سیستم بازخورد

در سیستم میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، پس از دریافت سیگنال از طریق آشکارساز لیزری، سیگنال به عنوان سیگنال بازخورد در سیستم بازخورد، به عنوان سیگنال تنظیم داخلی استفاده می‌شود و اسکن را که معمولاً انجام می‌شود، هدایت می‌کند. از یک لوله سرامیکی پیزوالکتریک حرکت مناسب دستگاه را انجام دهید تا نمونه و نوک سوزن حفظ شود تا نیروی مشخصی حفظ شود.

خلاصه کنید

سیستم AFM از یک اسکنر ساخته شده از لوله های سرامیکی پیزوالکتریک برای کنترل دقیق حرکات اسکن کوچک استفاده می کند. سرامیک های پیزوالکتریک موادی هستند که خواص عجیبی دارند. هنگامی که یک ولتاژ به دو انتهای متقارن سرامیک های پیزوالکتریک اعمال می شود، سرامیک های پیزوالکتریک در جهت خاصی کشیده یا کوتاه می شوند. طول کشیدگی یا کوتاه شدن با بزرگی ولتاژ اعمال شده خطی است. یعنی انبساط و انقباض کوچک سرامیک های پیزوالکتریک را می توان با تغییر ولتاژ کنترل کرد. معمولاً سه بلوک سرامیکی پیزوالکتریک که جهت‌های X، Y و Z را نشان می‌دهند به شکل سه‌پایه شکل می‌گیرند و هدف از هدایت پروب برای اسکن روی سطح نمونه با کنترل انبساط و انقباض X و Y حاصل می‌شود. جهت ها؛ با کنترل انبساط و انقباض سرامیک های پیزوالکتریک در جهت Z برای دستیابی به هدف کنترل فاصله بین پروب و نمونه.

میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) سه قسمت فوق را برای ارائه مشخصات سطحی نمونه ترکیب می کند: در سیستم میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) از یک کنسول کوچک برای حس کردن تعامل بین نوک و نمونه استفاده می شود. باعث می شود که میکروکنتیلر تاب بخورد و سپس از لیزر برای تابش نور در انتهای کنسول استفاده کنید. هنگامی که نوسان تشکیل می شود، موقعیت نور منعکس شده تغییر می کند و باعث افست می شود. در این زمان، آشکارساز لیزری افست را ثبت می کند. سیگنال در این زمان نیز به سیستم بازخورد ارسال می شود تا سیستم برای انجام تنظیمات مناسب تسهیل شود و در نهایت مشخصات سطح نمونه در قالب تصاویر ارائه می شود.