Метод постоянной силы

При использовании Контактных методик кантилевер изгибается под действием сил отталкивания, действующих на зонд.

Сила отталкивания F действующая на зонд связана с величиной отклонения кантилевера x законом Гука: F = -kx, где k является жесткостью кантилевера. Величина жесткости для различных кантилеверов варьируется от 0.01 до нескольких N/m.

В наших приборах величина вертикальных смещений кантилевера измеряется с помощью оптической системы регистрации и преобразуется в электрический сигнал DFL. В контактных методах сигнал DFL используется в качестве параметра, характеризующего силу взаимодействия между зондом и поверхностью образца. Величина DFL прямо пропорциональна силе взаимодействия. При использовании Метода Постоянной Силы величина изгиба кантилевера поддерживается в процессе сканирования постоянной при помощи системы обратной связи. Таким образом вертикальные смещения сканера отражают рельеф поверхности исследуемого образца.

Метод Постоянной Силы обладает определенными достоинствами и недостатками.

Основным достоинством Метода Постоянной Силы является возможность наряду с измерениями рельефа поверхности проводить измерения и других характеристик – Сил трения, Сопротивления Растекания и др.

К числу недостатков Метода Постоянной Силы относится ограничение скорости сканирования временем отклика системы обратной связи. При исследовании относительно мягких материалов (подобно полимерам, биологическим объектам, ЛБ-пленкам и т.д.) они могут разрушаться (процарапываться), поскольку зонд в процессе сканирования находится в непосредственном контакте с поверхностью исследуемого образца. При исследовании относительно мягких неоднородных материалов локальный прогиб поверхности образца меняется в процессе сканирования, что приводит к искажениям получаемого рельефа поверхности. Возможное наличие существенных капиллярных сил, обусловленных наличием слоя воды, также приводит к ухудшению разрешения.

Ссылки

  1. Magonov, Sergei N. Surface Analysis with STM and AFM. Experimental and Theotetical Aspects of Image Analysis.VCH 1996.