מיקרוסקופ כוח אטומי לגילוי לייזר
העיקרון הבסיסי של מיקרוסקופ כוח אטומי הוא לקבע קצה אחד של מיקרו-קנטיליבר רגיש ביותר לכוחות חלשים, ולקצה השני יש קצה מחט זעיר. קצה המחט מגע קלות עם פני הדגימה. בשל כוח הדחייה החלש ביותר בין האטומים בקצה המחט לבין האטומים על פני הדגימה, המיקרו-קנטיליבר עם קצה המחט יתנוד וינוע בכיוון הניצב לפני השטח של הדגימה על ידי שליטה על הקבוע. כוח במהלך הסריקה. על ידי שימוש בשיטות זיהוי אופטי או מנהור זרם, ניתן למדוד את שינויי המיקום של המיקרו-קנטיליבר התואמים לנקודות הסריקה, ובכך לקבל מידע על מורפולוגיה פני השטח של הדגימה. לאחר מכן, ניקח את מיקרוסקופ הכוח האטומי (Laser AFM), משפחה נפוצה של מיקרוסקופי בדיקה סורקים, כדוגמה כדי להסביר את עקרון הפעולה שלו בפירוט.
קרן הלייזר הנפלטת מדיודת לייזר ממוקדת בחלק האחורי של שלוחה באמצעות מערכת אופטית, ומשתקפת מחלקו האחורי של שלוחה לגלאי מיקום נקודתי המורכב מפוטודיודות. במהלך סריקת הדגימה, עקב כוח האינטראקציה בין האטומים על פני הדגימה לבין האטומים בקצה הגשושית המיקרו-קנטיליבר, המיקרו-קנטיליבר יתכופף ויתנודד עם מורפולוגיה פני השטח של הדגימה, והקרן המשתקפת תזוז גם היא. לְפִיכָך. לכן, על ידי זיהוי שינויים במיקום נקודת האור באמצעות פוטודיודה, ניתן לקבל מידע על מורפולוגיה פני השטח של המדגם הנבדק.
לאורך כל תהליך הזיהוי וההדמיה של המערכת, המרחק בין הבדיקה לדגימה הנבדקת נשמר תמיד ברמה של ננומטר (10-9 מטר). אם המרחק גדול מדי, לא ניתן לקבל מידע על פני המדגם. אם המרחק קטן מדי, זה יפגע בבדיקה ובדגימה שנבדקה. תפקידה של לולאת המשוב הוא להשיג את חוזק האינטראקציה של דגימת הבדיקה מהגשושית במהלך תהליך העבודה, לשנות את המתח המופעל בכיוון האנכי של סורק הדגימה, כדי לגרום לדגימה להתרחב ולהתכווץ, להתאים את המרחק בין הבדיקה לדגימה הנבדקת, ובתמורה לשלוט בעוצמת האינטראקציה של דגימת הבדיקה, תוך השגת בקרת משוב. לכן, בקרת משוב היא מנגנון העבודה המרכזי של מערכת זו.
מערכת זו מאמצת לולאת בקרת משוב דיגיטלית. משתמשים יכולים לשלוט במאפיינים של לולאת המשוב על ידי הגדרת מספר פרמטרים כגון זרם התייחסות, רווח אינטגרלי ורווח פרופורציונלי בסרגל הכלים של תוכנת הבקרה.
מיקרוסקופ כוח אטומי הוא מכשיר אנליטי המשמש לחקר מבנה פני השטח של חומרים מוצקים, כולל מבודדים. משמש בעיקר למדידת מורפולוגיה של פני השטח, פוטנציאל פני השטח, כוח חיכוך, צמיגות ועקומת I/V של חומרים, זהו מכשיר חדש ועוצמתי לאפיון תכונות פני השטח של חומרים. בנוסף, למכשיר הזה יש גם פונקציות כמו מניפולציה של ננו ומדידה אלקטרוכימית.
