Microscope à force atomique à détection laser
Le principe de base de la microscopie à force atomique est de fixer une extrémité d'un microcantilever extrêmement sensible aux forces faibles, et l'autre extrémité est dotée d'une petite pointe d'aiguille. La pointe de l’aiguille entre légèrement en contact avec la surface de l’échantillon. En raison de la force répulsive extrêmement faible entre les atomes à la pointe de l'aiguille et les atomes à la surface de l'échantillon, le microcantilever avec la pointe de l'aiguille fluctue et se déplace dans la direction perpendiculaire à la surface de l'échantillon en contrôlant la constante. force pendant la numérisation. En utilisant des méthodes de détection optique ou de détection de courant tunnel, les changements de position du microcantilever correspondant aux points de balayage peuvent être mesurés, obtenant ainsi des informations sur la morphologie de surface de l'échantillon. Ensuite, nous prendrons comme exemple le microscope à force atomique (Laser AFM), une famille de microscopes à sonde à balayage couramment utilisés, pour expliquer son principe de fonctionnement en détail.
Le faisceau laser émis par une diode laser est focalisé sur l'arrière du cantilever via un système optique et est réfléchi depuis l'arrière du cantilever vers un détecteur de position ponctuel composé de photodiodes. Pendant l'analyse de l'échantillon, en raison de la force d'interaction entre les atomes à la surface de l'échantillon et les atomes à l'extrémité de la sonde microcantilever, le microcantilever se pliera et fluctuera avec la morphologie de la surface de l'échantillon, et le faisceau réfléchi se déplacera également. par conséquent. Par conséquent, en détectant les changements de position de la tache lumineuse via une photodiode, des informations sur la morphologie de surface de l’échantillon testé peuvent être obtenues.
Tout au long du processus de détection et d'imagerie du système, la distance entre la sonde et l'échantillon testé est toujours maintenue au niveau du nanomètre (10-9 mètres). Si la distance est trop grande, les informations sur la surface de l'échantillon ne peuvent pas être obtenues. Si la distance est trop petite, cela endommagera la sonde et l'échantillon testé. La fonction de la boucle de rétroaction est d'obtenir la force de l'interaction de l'échantillon de la sonde pendant le processus de travail, de modifier la tension appliquée dans la direction verticale du scanner d'échantillon, de manière à faire dilater et contracter l'échantillon, d'ajuster la distance. entre la sonde et l'échantillon testé, et à son tour contrôler la force de l'interaction de l'échantillon de la sonde, obtenant ainsi un contrôle par rétroaction. Par conséquent, le contrôle par rétroaction est le mécanisme de fonctionnement principal de ce système.
Ce système adopte une boucle de contrôle de rétroaction numérique. Les utilisateurs peuvent contrôler les caractéristiques de la boucle de rétroaction en définissant plusieurs paramètres tels que le courant de référence, le gain intégral et le gain proportionnel dans la barre d'outils des paramètres du logiciel de contrôle.
La microscopie à force atomique est un instrument analytique utilisé pour étudier la structure de surface des matériaux solides, y compris les isolants. Principalement utilisé pour mesurer la morphologie de surface, le potentiel de surface, la force de frottement, la viscoélasticité et la courbe I/V des matériaux, il s'agit d'un nouvel instrument puissant pour caractériser les propriétés de surface des matériaux. De plus, cet instrument possède également des fonctions telles que la nano manipulation et la mesure électrochimique.
