लेजर डिटेक्शन परमाणु बल माइक्रोस्कोप
परमाणु बल माइक्रोस्कोपी का मूल सिद्धांत एक माइक्रोकैंटिलीवर के एक छोर को ठीक करना है जो कमजोर बलों के प्रति बेहद संवेदनशील है, और दूसरे छोर पर एक छोटी सुई की नोक होती है। सुई की नोक हल्के से नमूने की सतह से संपर्क करती है। सुई की नोक पर परमाणुओं और नमूने की सतह पर परमाणुओं के बीच बेहद कमजोर प्रतिकारक बल के कारण, सुई की नोक वाला माइक्रोकैंटिलीवर उतार-चढ़ाव करेगा और स्थिरांक को नियंत्रित करके नमूने की सतह पर लंबवत दिशा में चलेगा। स्कैनिंग के दौरान बल. ऑप्टिकल डिटेक्शन या टनलिंग करंट डिटेक्शन विधियों का उपयोग करके, स्कैनिंग बिंदुओं के अनुरूप माइक्रोकैंटिलीवर की स्थिति में बदलाव को मापा जा सकता है, जिससे नमूने की सतह आकृति विज्ञान के बारे में जानकारी प्राप्त की जा सकती है। इसके बाद, हम एटॉमिक फोर्स माइक्रोस्कोप (लेजर एएफएम) को लेंगे, जो स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोप का आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला परिवार है, इसके कार्य सिद्धांत को विस्तार से समझाने के लिए एक उदाहरण के रूप में।
लेज़र डायोड द्वारा उत्सर्जित लेज़र किरण एक ऑप्टिकल सिस्टम के माध्यम से कैंटिलीवर के पीछे केंद्रित होती है, और कैंटिलीवर के पीछे से फोटोडायोड से बने स्पॉट पोजिशन डिटेक्टर में परिलक्षित होती है। नमूना स्कैनिंग के दौरान, नमूने की सतह पर परमाणुओं और माइक्रोकैंटिलीवर जांच की नोक पर परमाणुओं के बीच परस्पर क्रिया बल के कारण, माइक्रोकैंटिलीवर नमूने की सतह आकृति विज्ञान के साथ झुकेगा और उतार-चढ़ाव करेगा, और परावर्तित किरण भी स्थानांतरित हो जाएगी इसलिए। इसलिए, एक फोटोडायोड के माध्यम से प्रकाश स्थान की स्थिति में परिवर्तन का पता लगाकर, परीक्षण किए गए नमूने की सतह आकृति विज्ञान पर जानकारी प्राप्त की जा सकती है।
सिस्टम का पता लगाने और इमेजिंग की पूरी प्रक्रिया के दौरान, जांच और परीक्षण किए गए नमूने के बीच की दूरी हमेशा नैनोमीटर (10-9 मीटर) स्तर पर बनाए रखी जाती है। यदि दूरी बहुत बड़ी है, तो नमूने की सतह पर जानकारी प्राप्त नहीं की जा सकती। यदि दूरी बहुत छोटी है, तो यह जांच और परीक्षण किए गए नमूने को नुकसान पहुंचाएगी। फीडबैक लूप का कार्य कार्य प्रक्रिया के दौरान जांच से जांच नमूना इंटरैक्शन की ताकत प्राप्त करना है, नमूना स्कैनर की ऊर्ध्वाधर दिशा में लागू वोल्टेज को बदलना है, ताकि नमूना का विस्तार और अनुबंध हो सके, दूरी को समायोजित किया जा सके जांच और परीक्षण किए गए नमूने के बीच, और बदले में प्रतिक्रिया नियंत्रण प्राप्त करते हुए, जांच नमूना इंटरैक्शन की ताकत को नियंत्रित करता है। इसलिए, फीडबैक नियंत्रण इस प्रणाली का मुख्य कार्य तंत्र है।
यह प्रणाली डिजिटल फीडबैक नियंत्रण लूप को अपनाती है। उपयोगकर्ता नियंत्रण सॉफ़्टवेयर के पैरामीटर टूलबार में संदर्भ वर्तमान, अभिन्न लाभ और आनुपातिक लाभ जैसे कई पैरामीटर सेट करके फीडबैक लूप की विशेषताओं को नियंत्रित कर सकते हैं।
परमाणु बल माइक्रोस्कोपी एक विश्लेषणात्मक उपकरण है जिसका उपयोग इंसुलेटर सहित ठोस पदार्थों की सतह संरचना का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। मुख्य रूप से सामग्री की सतह आकृति विज्ञान, सतह क्षमता, घर्षण बल, विस्कोइलास्टिसिटी और I/V वक्र को मापने के लिए उपयोग किया जाता है, यह सामग्री की सतह गुणों को चिह्नित करने के लिए एक शक्तिशाली नया उपकरण है। इसके अलावा, इस उपकरण में नैनो हेरफेर और इलेक्ट्रोकेमिकल माप जैसे कार्य भी हैं।
