3. Конструкция атомно-силового микроскопа

Кантилевер (от англ. cantilever - консоль, балка) -- одна из основных составных частей сканирующего зондового микроскопа представляет собой массивное прямоугольное основание, размерами примерно 1,5?3,5?0,5 мм, с выступающей из него балкой (собственно кантилевером), шириной порядка 0,03 мм и длиной от 0,1 до 0,5 мм. На нижнем конце кантилевера располагается игла, взаимодействующая с образцом. Радиус острия иглы промышленных кантилеверов находится в пределах 5 -- 90 нм, лабораторных -- от 1 нм.

Верхняя сторона кантилевера над иглой является зеркальной для отражения лазерного луча. В некоторых случаях для улучшения отражающей способности кантилевера на него напыляют тонкий слой алюминия. По своей структуре кантилевер чаще всего представляет собой монокристалл кремния или нитрида кремния. Игла также может быть из кремния, нитрида кремния или алмаза.

Основными конструктивными составляющими атомно-силового микроскопа являются:

§ Жёсткий корпус, удерживающий систему

§ Держатель образца, на котором образец впоследствии закрепляется

§ Устройства манипуляции

В зависимости от конструкции микроскопа возможно движение зонда относительно неподвижного образца или движение образца, относительно закреплённого зонда.

Манипуляторы делятся на две группы. Первая группа предназначена для "грубого" регулирования расстояния между кантилевером и образцом (диапазон движения порядка сантиметров), вторая - для прецизионного перемещения в процессе сканирования (диапазон движения порядка микрон).
В качестве прецизионных манипуляторов (или сканеров) используются элементы из пьезокерамики. Они способны осуществлять перемещания на расстояния порядка ангстрем.

§ Зонд

§ Система регистрации отклонения зонда

Существует несколько возможных систем:

-Оптическая (включает лазер и фотодиод, наиболее распространённая)

-Интерферометрическая (состоит из лазера и оптоволокна)

-Ёмкостная (измеряется изменение ёмкости между кантилевером и расположенной выше неподвижной пластиной)

-Туннельная (исторически первая, регистрирует изменение туннельного тока между проводящим кантилевером и расположенной выше туннельной иглой)

§ Система обратной связи

§ Управляющий блок с электроникой