Атомно-силовая микроскопия

Принцип действия атомно-силового микроскопа (АСМ) показан на рис.5.13. Луч лазерного диода падает под углом на поверхность кантилевера и, отражаясь от зеркала, попадает в центр четырехсекционного фотодиода. Величина изгиба детектируется прецизионным датчиком

Рис. 5.13.Принцип действия атомно-силового микроскопа

В зависимости от знака силы, микроскоп может работать в «контактном» (Contact Mode или режим отталкивания) и «бесконтактном» (Non-Contact Mode или режим притяжения) режимах (рис.5.14).

а) б)

Рис.5.14. Прогиб кантилевера в контактном (б) и бесконтактном (а) режимах АСМ

При этом упругая сила изгиба кантилевера, действующая на зонд, направлена либо в сторону образца (контактный режим), либо в обратную от образца сторону (бесконтактный режим), что соответствует прямому или обратному изгибу кантилевера.Если в измерительной консоли АСМ модулируют колебания, то такой режим называют динамическим, в противном случае – статическим.

В статическом режиме силы взаимодействия между острием иглы и поверхностью образца вызывают отклонение измерительной консоли, изгибая ее до достижения статического равновесия. В процессе сканирования образца происходит сбор информации об отклонениях консоли и формируется набор данных о топографии.

Динамические режимы часто называют модуляционными, поскольку в данных режимах к зонду прикладывается осциллирующая сила, заставляющая его совершать вынужденные колебания.

Несмотря на возможность достижения высокого пространственного разрешения, информация, получаемая методами зондовой микроскопии, может неадекватно отображать реальные особенности поверхности, что является следствием влияния зонда на исследуемый образец и приводит к искажениям.

Искажения могут возникать из-за загрязнения образца, неправильной установке образца, деформации образца из-за его низкой твердости, слипания образца с зондом, высокой шероховатости поверхности, вследствие чего кантилевер будет ложиться на поверхность образца.

При бомбардировке электронами поверхности твердого тела могут излучаться электроны, кинетическая энергия которых определяется только энергетическим уровнем атомов частицы, из которой выбиваются эти электроны (оже-электроны). Изучение поверхности с помощью оже-электронов может быть упрощенно описано следующим образом.