电子显微镜激光反射光位置随着微悬臂梁摆动而产生变化

电子显微镜激光反射光位置随着微悬臂梁摆动而产生变化

 原子力显微镜工作原理  原子力显微镜的硬件包括三个主要的系统：力检测系统、位置检测系统、反馈系统。    力检测系统主要测量体系中原子与原子间的范德华作用力，但也可通过不同模块的选择测量电荷力和磁力等长程力的作用，以获得待测样品表面多方面的物理化学信息。在力检测系统中使用探针上的微悬臂梁来检测针尖与样品间各种短程和长程力的变化量。所以原子力显微镜的探针具有不同的性质和规格，比如长度，宽度，针尖形状及弹性系数。操作人员可以通过样品的特性选择不同的探针以及操作模式，来获得研究人员所感兴趣的样品表面信息。    原子力显微镜目前常用的方式是激光检测，其中原子力显微镜的探针由基座，微悬臂梁，针尖头组成，微悬臂梁通常由一个100～500微米长和约500nm～5微米的硅片或氮化硅片制成。对微弱力极其敏感的微悬臂梁一端由基座固定，另一端上通过相关工艺拉出一个纳米级别的微小针尖。在形貌成像的过程中，探针通过接触或者轻敲的模式与样品接触将一个微小针尖在逼近样品后，由于针尖尖端原子与样品表面原子间存在微弱的排斥力作用，在扫描过程中通过压电陶瓷管的伸缩控制这个排斥力的恒定。    位置检测系统是基于原子力显微镜的针尖与样品相互作用之后，使微悬臂梁因受力不同而摆动，因此当激光照射在微悬臂梁末端时，激光反射光的位置也会随着微悬臂梁的摆动而产生变化，导致激光光斑在四相检测器上的光强产生偏移量的变化。位置检测系统在这个过程中实时记录下在样品表面光斑位置偏移量的变化并转化为电信号，以供原子力显微镜的控制器做反馈系统的处理。