Próbniki piezorezystywne

Detekcja wychyleń dźwigni

Zasada działania mikroskopu sił atomowych oparta jest na detekcji wychyleń dźwigni pomiarowej, związanych głównie z topografią próbki bądź oddziaływaniami pomiędzy atomami ostrza i próbki. W większości systemów AFM do rejestrowania zmian położenia dźwigni stosowany jest układ optyczny. Składa się on z lasera oraz fotodetektora. Z lasera emitowana jest wiązka, która pada na dźwignię pomiarową, a następnie, po odbiciu od dźwigni, trafia do detektora czterosegmentowego. Ugięcie dźwigni powoduje wychylenie padającej wiązki z położenia równowagi. Na podstawie porównania sygnałów z poszczególnych segmentów fotodetektora wyznaczana jest zmiana położenia wiązki. Rejestrowane w ten sposób ugięcia są przekształcane na mierzalny sygnał elektryczny.

Opisany powyżej tradycyjny układ rejestrujący oddziaływania ostrza pomiarowego z próbką wymaga czasochłonnego ustawiania położenia lasera, które dodatkowo musi być kontrolowane i często korygowane pomiędzy kolejnymi pomiarami. Poszukiwano zatem rozwiązania, które umożliwiłoby uniknięcie ograniczeń wynikających ze stosowania optycznej detekcji wychyleń. W systemach AFM firmy nano analytik układ optyczny okazuje się zbędny, gdyż zastosowano w nich aktywne próbniki piezorezystywne. Pozwala to znacząco ułatwić prowadzenie pomiaru, obniżyć koszt urządzenia, a także zmniejszyć jego rozmiar.