Сканирующий атомно-силовой микроскоп
Сканирующий атомно-силовой микроскоп
Атомно-силовой микроскоп (АСМ, англ. AFM — atomic-force microscope) — это сканирующий зондовый микроскоп высокого разрешения. Предназначен для определения рельефа поверхности с разрешением от десятков ангстрем вплоть до атомарного. Основным его отличием от сканирующего туннельного микроскопа, является то, что при помощи атомно-силового микроскопа можно исследовать проводящие и непроводящие поверхности.
История изобретения
В 1982 году Герд Биннинг, Кельвин Куэйт и Кристофер Гербер разработал атомно-силовой микроскоп, в качестве модификации сканирующего туннельного микроскопа, который был изобретен ранее. Для определения рельефа поверхностей непроводящих тел применялась упругая консоль (кантилевер), отклонение которой, в свою очередь, определялось по изменению величины туннельного тока, как в сканирующем туннельном микроскопе. Однако такой метод регистрации изменения положения кантилевера оказался не самым удачным, и двумя годами позже была предложена оптическая схема. В настоящее время такой метод регистрации отклонения кантилевера реализован в большинстве современных атомно-силовых микроскопов. Изначально атомно-силовой микроскоп фактически представлял собой профилометр, только радиус закругления иглы был порядка десятков ангстрем.Стремление улучшить латеральное разрешение стало причиной развития динамических методов.
Пьезовибратором возбуждаются колебания кантилевера с определённой фазой и частотой. При приближении к поверхности на кантилевер начинают действовать силы, изменяющие его частотные свойства.Таким образом, отслеживая частоту и фазу колебаний кантилевера, можно сделать вывод об изменении силы, действующей со стороны поверхности и, следственно, о рельефе. Дальнейшее развитие атомно-силовой микроскопии привело к возникновению таких методов, как электро-силовой микроскопии, силовая микроскопия пьезоотклика, магнитно-силовая микроскопия.
