Метод постоянной высоты

При использовании Контактных методов 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 Высоты сканер микроскопа поддерживает закрепленный конец кантилевера на постоянной высоте. Таким образом отклонения кантилевера отражают рельеф поверхности исследуемого образца. Метод Постоянной Высоты обладает рядом достоинств и недостатков.

Основным достоинством Метода Постоянной Высоты является высокая скорость сканирования. Она ограничивается практически только резонансными свойствами кантилевера.

К недостаткам Метода Постоянной Высоты относится требование достаточной гладкости поверхности образцов. При исследованиях достаточно мягких образов (подобно полимерам, биологическим объектам, ЛБ-пленкам и т.д.) они могут разрушаться (процарапываться), поскольку зонд находиться в непосредственном механическим контакте с поверхностью. При сканировании относительно мягких образцов с развитой поверхностью сила давления зонда на поверхность варьируется, одновременно неравномерно прогибается и поверхность образца. В результате полученный рельеф поверхности может быть искажен. 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.