СЗМ Раман Нано ИК системы
Модульные СЗМ
Автоматизированные СЗМ
Специализированные СЗМ
 
 

Принципы работы СЗМ

Бесконтактный метод

 

   Download Flash (0,8 Mb)
   Download mp4 (1,6 Mb)
БК ССМ использует принцип определения «модуляции амплитуды». Соответствующая измерительная схема использует изменения амплитуды колебаний кантилевера  A, обусловленные взаимодействием зонда с образцом. Работа по методу  БК ССМ может быть описан в терминах градиентно-силовой модели [1].

В соответствии с этой моделью в пределе малых A при приближении кантилевера к образцу резонансная частота кантилевера fo сдвигается на величину df к своему новому значению  в соответствии с выражением  Бесконтактная ССМ (БК ССМ), предложенная в 1987 г. [1], обладает уникальными возможностями по сравнению с другими методами зондовой микроскопии, такими как Контактная ССМ и СТМ. Отсутствие сил отталкивания (присутствующих в Контактной ССМ) в БК ССМ позволяет использовать ее в исследованиях «мягких образцов», при этом в БК ССМ, в отличие от СТМ, не требуется наличие проводящих образцов.

feff =f(1-F’(z)/ko)1/2

где feff есть новое значение резонансной частоты кантилевера с номинальной величиной жесткости ko, а F’(z) - градиента силы взаимодействия кантилевера  с образцом. Величина  z представляет эффективный зазор зонд-образец, для случая сил притяжения величина
df = feff - fo отрицательна.

Если возбуждающая частота колебаний кантилевера fset >fo, то сдвиг резонансной частоты в сторону меньших значений приводит к уменьшению амплитуды колебаний fset кантилевера с частотой fset при приближении к образцу [1].

Эти изменения  амплитуды A используются в качестве входного сигнала в системе обратной связи. Для получения сканированного изображения по методу БК ССМ необходимо прежде всего выбрать некую амплитуду Aset в качестве уставки, при этом  Aset < A(fset) когда кантилевер находится вдали от поверхности образца.  Система обратной связи подводит кантилевер поближе к поверхности, пока его мгновенная амплитуда  не станет равной амплитуде Aset при заданной частоте возбуждения колебаний fset. Начиная с этой точки может начаться сканирование образца в xплоскости с удержанием системой обратной связи  A Aset = constant для получения БК ССМ изображения. Система обратной связи подводит кантилевер ближе к образцу (в среднем) если Aset уменьшается в какой-либо точке, и отодвигает кантилевер от образца (в среднем) если Aset увеличивается. В целом, как следствие вышеизложенной модели в пределе малых A сканированное изображение может рассматриваться как  рельеф постоянного градиента силы взаимодействия зонд-образец.

Метод БК ССМ обладает тем преимуществом, что зонд не контактирует с образцом и поэтому не разрушает его и не искажает его изображения. В частности, это может быть важным при исследовании биологических образцов.

Ссылки
  1. J. Appl. Phys. 61, 4723 (1987).
 
 
Copyright © 2015 - 2017, NT-MDT SI