نمودار شماتیک اصل تصویربرداری میکروسکوپ
من می دانم که چشمی مانند یک ذره بین عمل می کند، اما تصویری که توسط ذره بین ایجاد می شود در همان سمت جسم قرار دارد. پس از اینکه عدسی شیئی در میکروسکوپ جسم را بزرگ کرد، تصویر حاصل باید در لوله میکروسکوپ باشد. اگر اصل چشمی مانند ذره بین باشد، تصویر آن چگونه است؟ به جای زوم کردن در جهت مخالف چشم انسان (همان سمت جسم)، چگونه میدانید که چگونه میتوانید تصویر با بزرگنمایی دو برابر را ببینید؟ اصل تصویربرداری میکروسکوپ در شکل نشان داده شده است. فاصله کانونی عدسی شیئی کوتاه و فاصله کانونی چشمی بلند است. جسم یک تصویر واقعی A معکوس را از طریق عدسی شیئی تشکیل می دهد. "ب"، تصویر در نقطه کانونی چشمی قرار دارد (داخل لوله عدسی)، همچنین می توان آن را به عنوان شی چشمی در نظر گرفت و پس از عبور از چشمی به یک تصویر مجازی راست قائم تبدیل می شود. همچنان مانند ذره بین است و تصویر شی در همان سمت است).
من می دانم که چشمی مانند یک ذره بین عمل می کند، اما تصویری که توسط ذره بین ایجاد می شود در همان سمت جسم قرار دارد. پس از اینکه عدسی شیئی در میکروسکوپ جسم را بزرگ کرد، تصویر حاصل باید در لوله میکروسکوپ باشد. اگر اصل چشمی مانند ذره بین باشد، تصویر آن چگونه است؟ به جای زوم کردن در جهت مخالف چشم انسان (همان سمت جسم)، چگونه میدانید که چگونه میتوانید تصویر با بزرگنمایی دو برابر را ببینید؟ اصل تصویربرداری میکروسکوپ در شکل نشان داده شده است. فاصله کانونی عدسی شیئی کوتاه و فاصله کانونی چشمی بلند است. جسم یک تصویر واقعی A معکوس را از طریق عدسی شیئی تشکیل می دهد. "ب"، تصویر در نقطه کانونی چشمی قرار دارد (داخل لوله عدسی)، همچنین می توان آن را به عنوان شی چشمی در نظر گرفت و پس از عبور از چشمی به یک تصویر مجازی راست قائم تبدیل می شود. همچنان مانند ذره بین است و تصویر شی در همان سمت است).
AFM ها چگونه کار می کنند
اصل اساسی AFM مشابه STM است. در AFM، یک نوک سوزن روی یک کنسول الاستیک که به نیروهای ضعیف بسیار حساس است برای اسکن سطح نمونه به صورت شطرنجی استفاده می شود. هنگامی که فاصله بین نوک سوزن و سطح نمونه بسیار نزدیک است، یک نیروی بسیار ضعیف ({0}}~10-6N) بین اتمهای نوک سوزن و اتمهای روی آن وجود دارد. سطح نمونه در این زمان، ریز کنسول دستخوش یک تغییر شکل الاستیک کوچک می شود. نیروی F بین نوک و نمونه و تغییر شکل کنسول از قانون هوک پیروی می کند: F{3}}k*x، که k ثابت نیروی کنسول است. بنابراین، تا زمانی که تغییر شکل ریز کنسول اندازه گیری شود، می توان نیروی بین نوک و نمونه را به دست آورد. نیرو و فاصله بین نوک سوزن و نمونه یک رابطه وابستگی قوی دارند، بنابراین از حلقه بازخورد برای ثابت نگه داشتن نیرو بین نوک سوزن و نمونه در طول فرآیند اسکن استفاده می شود، یعنی تغییر شکل کنسول حفظ می شود. ثابت است و نوک سوزن از نمونه پیروی می کند. بالا و پایین رفتن سطح به سمت بالا و پایین حرکت می کند و مسیر حرکت نوک سوزن به سمت بالا و پایین را می توان برای به دست آوردن اطلاعات توپوگرافی سطح نمونه ثبت کرد. این حالت کار «حالت نیروی ثابت» نام دارد و پرکاربردترین روش اسکن است.
تصاویر AFM را نیز می توان با استفاده از "حالت ارتفاع ثابت" به دست آورد، یعنی در حین اسکن X، Y، بدون استفاده از حلقه بازخورد، ثابت نگه داشتن فاصله بین نوک سوزن و نمونه، با اندازه گیری جهت Z ریزکنتیلر. میزان تغییر شکل تصویر این روش از حلقه بازخورد استفاده نمی کند و می تواند سرعت اسکن بالاتری را اتخاذ کند. معمولاً هنگام مشاهده اتم ها و مولکول ها بیشتر استفاده می شود، اما برای نمونه هایی با نوسانات سطح نسبتاً زیاد مناسب نیست.
