میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)
🔬این دستگاه از تجهیزات شناسایی در مقیاس نانو میباشد که میتوان برای مطالعه خراش و سائیدگی، انئازه گیری خواص مکانیکی الاستیک و پلاستیک و نیز محاسبه نیروی عمودی و افقی در مقیاس میکرو تا نانو استفاده نمود. میکروسکپ های نیروی اتمی توانایی مطالعه هر نوع سطح مهندسی شده ای را دارند بنابراین از آن جهت مطالعه انواع مواد رسانا، نیمه رسانا و نارسانا استفاده کرد.
🗯تاریخچه
🤔در سال 1986 میلادی گرهارد بینیگ با همکاری کلوین کوات و کریستف گربر اختراع کردند و در سال 1989 تولیدات تجاری این محصول کلید خورد.
🗯اجزاء میکروسکوپ نیروی اتمی
⚙🧫این میکرویکپ سطح نمونه را توسط یک سوزن تیز (به طول 2 میکرون و قطر 10 نانومتر) آنالیز می کند و سوزن در انتهای آزاد یک کانتیلور(انبرک به طول 100 تا450 میکرون) قرار دارد.
🗯نحوه کار میکروسکوپ نیروی اتمی
📑یک اشعه لیزری به پشت کانتیلور برخورد می کند و به سمت آشکار ساز نوری حساس به موقعیت منعکس می شود. نیروی بین سوزن و سطح نمونه باعث خم شدن یا انحراف کانتیلور شده و یک آشکار ساز میزان انحراف کانتیلور را اندازه میگیرد.
آشکارساز ها جابجایی به کوچکی 10 آنگستروم را اندازه گیری میکنند.
🦠🗯حالات کاری میکروسکوپ نیروی اتمی
🗂نیروهایی قبیل نیروی بین اتمی و نیروهای واندروالس در انحراف کانتیلور مشارکت میکنند.
1) حالت استاتیکی (حالت دفعی - تماسی)
1-1) حالت ارتفاع ثابت
1-2) حالت نیرو ثابت
2) حالت دینامیکی (حالت جذبی – بدون تماس)
🗯مزایا و معایب حالات استاتیکی و دینامیکی
📈📉نقاط قوت حالت استاتیکی: سرعت روبش بالا – سهولت دستیابی به رزولیشن اتمی – روبش آسانتر
نقاط قوت حالت دینامیکی: انتقال نیرو کم به سطح نمونه ( تخریبی در نمونه های نرم اینجاد نمیشود)
نقاط ضعف حالت استاتیکی: امکان تحریف تصویر توسط نیروی جانبی – اعمال نیروی عمودی بزرگ در اثر نیروی موئینگی حاصل از وجود لایه ای سیال – تخریب سطوح نرم نمونه ها
نقاط ضعف حالت دینامیکی: رزولیشن جانبی کم – سرعت روبش پایین - معمولا در نمونه های به شدت ابگریز کاربرد دارد.
@RamanBztu