Feilsøking for kondensatorløftemekanismen til mikroskoper
Det grunnleggende prinsippet for et atomkraftmikroskop er som følger: den ene enden av en mikrocantilever, som er ekstremt følsom for svake krefter, er festet, og en liten sondespiss er montert i den andre enden. Spissen kommer forsiktig i kontakt med prøveoverflaten. På grunn av den ekstremt svake frastøtende kraften mellom atomene på probespissen og de på prøveoverflaten, ved å holde denne kraften konstant under skanning, beveger mikrokantilen med spissen seg opp og ned vinkelrett på prøveoverflaten, etter ekvipotensialoverflaten definert av interaksjonskraften mellom spissen og prøveoverflatens atomer. Ved å bruke metoder for deteksjon av optisk deteksjon eller tunnelstrøm, kan posisjonsendringen til mikrokantilen ved hvert skannepunkt måles, slik at informasjon om overflatetopografien til prøven kan oppnås. I det følgende tar vi atomkraftmikroskopet som bruker laserstråleavbøyning for kraftdeteksjon (Laser-AFM), et ofte brukt medlem av skanningsprobemikroskopfamilien, for å utdype dets arbeidsprinsipp.
Gjennom hele avbildnings- og deteksjonsprosessen til systemet holdes avstanden mellom sonden og den testede prøven på nanometerskalaen (10⁻⁹ m). Hvis avstanden er for stor, kan ikke overflateinformasjon om prøven innhentes; hvis avstanden er for liten, vil både sonden og den testede prøven bli skadet. Tilbakemeldingssløyfen fungerer som følger: under drift mottar den størrelsen på probe-prøve-interaksjonskraften fra sonden, og justerer spenningen som påføres den vertikale aksen til prøveskanneren. Dette driver prøven til å forlenge eller trekke seg tilbake, og derved regulere sonde-prøve-separasjonen og i sin tur stabilisere størrelsen på sonde-prøve-interaksjonskraften for å realisere tilbakemeldingskontroll. Derfor utgjør tilbakemeldingskontroll kjernedriftsmekanismen til dette systemet.
Dette systemet tar i bruk en digital tilbakemeldingskontrollsløyfe. Brukere kan kontrollere egenskapene til tilbakemeldingssløyfen ved å stille inn parametere inkludert referansestrømmen, integrert forsterkning og proporsjonal forsterkning i parameterverktøylinjen til kontrollprogramvaren.
