กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมคืออะไร

กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมคืออะไร

กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม: เทคนิคการทดลองใหม่ที่ใช้แรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างอะตอมและโมเลกุลเพื่อสังเกตลักษณะกล้องจุลทรรศน์บนพื้นผิวของวัตถุ ประกอบด้วยโพรบขนาดนาโนเมตรที่ยึดติดกับคานยื่นแบบยืดหยุ่นขนาดไมครอนที่ได้รับการจัดการอย่างละเอียดอ่อน เมื่อโพรบอยู่ใกล้กับตัวอย่างมาก แรงระหว่างอะตอมที่ปลายกับอะตอมบนพื้นผิวตัวอย่างจะทำให้คานยื่นงอออกจากตำแหน่งเดิม ภาพสามมิติถูกสร้างขึ้นใหม่จากปริมาณความเบี่ยงเบนหรือความถี่ของการสั่นของโพรบขณะสแกนตัวอย่าง เป็นไปได้ที่จะได้รับภูมิประเทศหรือองค์ประกอบอะตอมของพื้นผิวตัวอย่างโดยอ้อม

ใช้ในการศึกษาโครงสร้างพื้นผิวและคุณสมบัติของสสารโดยการตรวจจับแรงอันตรกิริยาระหว่างอะตอมที่อ่อนมากระหว่างพื้นผิวของตัวอย่างที่จะวัดกับองค์ประกอบที่ไวต่อแรงขนาดเล็ก ไมโครคานยื่นคู่หนึ่งซึ่งมีความไวอย่างยิ่งต่อแรงที่อ่อนแอจะถูกจับจ้องอยู่ที่ปลายด้านหนึ่ง และปลายเล็กๆ ที่ปลายอีกด้านหนึ่งจะถูกนำมาใกล้กับตัวอย่าง จากนั้นจะมีปฏิกิริยากับตัวอย่าง และแรงดังกล่าวทำให้เกิดไมโครคานยื่นออกมา เพื่อทำให้เสียรูปหรือเปลี่ยนสถานะการเคลื่อนไหว

เมื่อสแกนตัวอย่าง เซ็นเซอร์จะตรวจจับการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้และรับข้อมูลเกี่ยวกับการกระจายแรง จึงได้ข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างพื้นผิวด้วยความละเอียดระดับนาโน ประกอบด้วยไมโครแคนทิลิเวอร์ที่มีปลายเข็ม อุปกรณ์ตรวจจับการเคลื่อนไหวไมโครแคนทิลีเวอร์ ลูปป้อนกลับเพื่อติดตามการเคลื่อนไหว อุปกรณ์สแกนเซรามิกเพียโซอิเล็กทริกเพื่อสแกนตัวอย่าง และระบบรับภาพ จอแสดงผล และประมวลผลที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ การเคลื่อนที่ของคานขนาดเล็กสามารถตรวจจับได้ด้วยวิธีการทางไฟฟ้า เช่น การตรวจจับกระแสอุโมงค์ หรือวิธีการเชิงแสง เช่น การโก่งตัวของลำแสงและอินเทอร์เฟอโรเมทรี เป็นต้น เมื่อปลายเข็มและตัวอย่างอยู่ใกล้กันเพียงพอ และมีการผลักกันในระยะสั้นระหว่าง โดยสามารถตรวจจับแรงผลักเพื่อให้ได้พื้นผิวของความละเอียดระดับอะตอมของภาพ และโดยทั่วไปคือความละเอียดของระดับนาโนเมตร การวัด AFM ของตัวอย่างไม่มีข้อกำหนดพิเศษ และสามารถใช้เพื่อวัดพื้นผิวของของแข็ง และระบบการดูดซึม