在原子力顯微鏡(AFM)的系統(tǒng)中,所要檢測的力是原子與原子之間的范德華力。所以在本系統(tǒng)中是使用微小懸臂(cantilevcr)來檢測原子之問力的變化量。 D3573D微懸臂通常由一個一般100~500um長和500nm~5um厚的硅片或氮化硅片制成。微懸臂頂端有一個尖銳針尖,用來檢測樣品與針尖間的相互作用力。這微小懸臂有一定的規(guī)格,例如長度、寬度、彈性系數(shù)以及針尖的形狀,而這些規(guī)格的選擇是依照樣品的特性以及操作模式的不同,而選擇不同類型的探針。

   從概念上來理解,接觸模式是AM最直接的成像模式。正如名字所描述的那樣,AFM在整個掃描成像過程屮,探針針尖始終與樣品表面保持親密的接觸,而相互作用力是排斥力。掃描時,懸臂施加在針尖卜的力有可能破壞試樣的表面結(jié)構(gòu),囚此力的大小范圍在10Ⅱ~

10ⅡN。若樣品表面柔嫩而不能承受這樣的力,便不宜選用接觸模式對樣品表面進行成像。

   非接觸模式探測試樣表面時懸臂在距離試樣表面上方5~10nm的距離處振蕩。這時,樣品勹針尖之間的相互作用由范德華力控制,常為10ⅡN,樣品不會被破壞,而且針尖也不會被污染,特別適合于研究柔嫩物體的表面。這種操作模式的不利之處在于要在室溫大氣環(huán)境下實現(xiàn)這種模式十分困難,l,,l為樣品表面不叮避免地會積聚薄薄的一層水,它會在樣品與針尖之間搭起一小小的毛細橋,將針尖與表面吸在一起,從「ll增加尖端對表面的壓力。在原子力顯微鏡的系統(tǒng)中,二極管激光器(l灬er山ode)發(fā)出的激光束經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)聚焦在微懸臂(cantil四cr)背面,并從微懸臂背面反射到由光電二極管構(gòu)成的光斑位置檢測器(de1cc1or)。因而,通過光電二極管檢測光斑位置的變化,就能獲得被測樣品表面形貌的信息。在樣品掃描時,由于樣品表面的原子與微懸臂探針尖端的原子間的相互作用力,微懸臂將

隨樣品表面形貌而彎曲起伏,反射光束也將隨之偏移,在整個系統(tǒng)中是依靠激光光斑位置檢測器將偏移量記錄下并轉(zhuǎn)換成電的信號,以供SPM控制器做信號處理c在AFM中要得到樣品垂直方向約0.01A的精確度,探針和樣品間距的穩(wěn)定度需維持在0,001A。環(huán)境的震動振幅遠遠超過這個量級百萬倍,囚此必須隔離環(huán)境的震動。AFM的防震設(shè) 計包括兩方面,一是設(shè)備與周圍環(huán)境震動的隔離,二是成像裝置部分本身具有較大的剛度。組合使用黏彈性的高分子橡膠和金屬彈簧,以盡量過濾各種頻率的振動,實現(xiàn)與周圍環(huán)境震動的隔離。