關于高精度原子力顯微鏡的結構組成看完本篇你就知道了

更新時間：2022-08-15

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　　在高精度原子力顯微鏡的系統中，可分成三個部分：力檢測部分、位置檢測部分、反饋系統。

　　1、力檢測部分

　　在原子力顯微鏡(AFM)的系統中，所要檢測的力是原子與原子之間的范德華力。所以在本系統中是使用微小懸臂(cantilever)來檢測原子之間力的變化量。微懸臂通常由一個一般100~500μm長和大約500nm~5μm厚的硅片或氮化硅片制成。微懸臂頂端有一個尖銳針尖，用來檢測樣品-針尖間的相互作用力。這微小懸臂有一定的規格，例如：長度、寬度、彈性系數以及針尖的形狀，而這些規格的選擇是依照樣品的特性，以及操作模式的不同，而選擇不同類型的探針。

　　2、位置檢測部分

　　在原子力顯微鏡(AFM)的系統中，當針尖與樣品之間有了交互作用之后，會使得懸臂cantilever擺動，所以當激光照射在微懸臂的末端時，其反射光的位置也會因為懸臂擺動而有所改變，這就造成偏移量的產生。在整個系統中是依靠激光光斑位置檢測器將偏移量記錄下并轉換成電的信號，以供SPM控制器作信號處理。

　　3、反饋系統

　　在原子力顯微鏡(AFM)的系統中，將信號經由激光檢測器取入之后，在反饋系統中會將此信號當作反饋信號，作為內部的調整信號，并驅使通常由壓電陶瓷管制作的掃描器做適當的移動，以保持樣品與針尖保持一定的作用力。

　　總結

　　AFM系統使用壓電陶瓷管制作的掃描器精確控制微小的掃描移動。壓電陶瓷是一種性能奇特的材料，當在壓電陶瓷對稱的兩個端面加上電壓時，壓電陶瓷會按特定的方向伸長或縮短。而伸長或縮短的尺寸與所加的電壓的大小成線性關系。也就是說，可以通過改變電壓來控制壓電陶瓷的微小伸縮。

　　通常把三個分別代表X，Y，Z方向的壓電陶瓷塊組成三角架的形狀，通過控制X，Y方向伸縮達到驅動探針在樣品表面掃描的目的;通過控制Z方向壓電陶瓷的伸縮達到控制探針與樣品之間距離的目的。

　　原子力顯微鏡(AFM)便是結合以上三個部分來將樣品的表面特性呈現出來的：在原子力顯微鏡(AFM)的系統中，使用微小懸臂(cantilever)來感測針尖與樣品之間的相互作用，這作用力會使微懸臂擺動，再利用激光將光照射在懸臂的末端，當擺動形成時，會使反射光的位置改變而造成偏移量，此時激光檢測器會記錄此偏移量，也會把此時的信號給反饋系統，以利于系統做適當的調整，最后再將樣品的表面特性以影像的方式給呈現出來。

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