探針的定位與掃描需要非常高的尺寸精度,囚此掃描部件一般都使用壓電陶瓷元件, KA278R12CTU在空間的XYz方向上各使用一個(gè)元件,可以實(shí)現(xiàn)探針的精確的移動(dòng)控制。

   在原子力顯微鏡(AFM)的系統(tǒng)中,所要檢測(cè)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(lái)檢測(cè)原子之問(wèn)力的變化量。微懸臂通常由一個(gè)一般100~500um長(zhǎng)和500nm~5um厚的硅片或氮化硅片制成。微懸臂頂端有一個(gè)尖銳針尖,用來(lái)檢測(cè)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(zhǎng)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。

   在系統(tǒng)檢測(cè)成像全過(guò)程中,探針和被測(cè)樣品間的距離始終保持在納米量級(jí),距離太大不 能獲得樣品表面的信息,距離太小會(huì)損傷探針和被測(cè)樣品,反饋回路(feedback)的作用就是 在工作過(guò)程中,由探針得到探針與樣品相互作用的強(qiáng)度,來(lái)改變加在樣品掃描器垂直方向的 電壓,從而使樣品伸縮,調(diào)節(jié)探針和被測(cè)樣品間的距離,反過(guò)來(lái)控制探針與樣品相互作用的 強(qiáng)度,實(shí)現(xiàn)反饋控制。

   在原子力顯微鏡的系統(tǒng)中,二極管激光器發(fā)出的 激光束經(jīng)過(guò)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(cè)器(de1cc1or)。因而,通過(guò)光電二極管檢測(cè)光斑位置的變化,就能獲得被測(cè)樣品表面形貌的信息。在樣品掃描時(shí),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(gè)系統(tǒng)中是依靠激光光斑位置檢測(cè)器將偏移量記錄下并轉(zhuǎn)換成電的信號(hào),以供SPM控制器做信號(hào)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(dòng)振幅遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這個(gè)量級(jí)百萬(wàn)倍,囚此必須隔離環(huán)境的震動(dòng)。AFM的防震設(shè)計(jì)包括兩方面,一是設(shè)備與周圍環(huán)境震動(dòng)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?gòu)椈?以盡量過(guò)濾各種頻率的振動(dòng),實(shí)現(xiàn)與周圍環(huán)境震動(dòng)的隔離。