مجهر القوة الذرية

مجهر القوة الذرية (AFM) هو نوع من مجهر المسح الذي يمكنه تحليل التفاصيل الطبوغرافية لعينات مختلفة مثل السيراميك والزجاج والبوليمرات والعينات البيولوجية. يوفر نظام AFM دقة أكثر بـ 1000 مرة من نظام التصوير البصري. الصور التي تم إنشاؤها من AFM هي ملفات تعريف سطحية ثلاثية الأبعاد، مما يوفر ميزة على الصور المسطحة ثنائية الأبعاد من تقنيات التصوير الأخرى.

مسبار AFM

يعتبر المسبار بمثابة قلب أي إعداد AFM ويتكون من مجموعة الكانتليفر والرأس . المجسات هي الجزء الأكثر استبدالًا في هذا النوع من المجاهر لأن التفاعل المستمر مع العينات يؤدي إلى تآكل طرفها. ولذلك، فإن اختيار المواد للمسبار يعتمد على خصائص العينة. تعد مجسات السيليكون، المستخدمة لتحليل العينات الصلبة، أكثر صلابة ووضوحًا من مجسات نيتريد السيليكون، وهي أكثر ملاءمة لمسح العينات الأكثر ليونة. يتم إنتاج هذه الأطراف الحادة باستخدام الحفر الكهروكيميائي أو أنابيب الكربون النانوية للحصول على تحليل عالي الدقة.

أوضاع التصوير لـ AFM

في AFM، تتم دراسة تضاريس السطح باستخدام التفاعل بين طرف المسبار وسطح العينة. هناك وضعان رئيسيان للتصوير — الوضع الثابت، والذي يشار إليه أيضًا باسم وضع الاتصال، والوضع الديناميكي.

في الوضع الثابت أو وضع الاتصال، يكون طرف المسبار على اتصال مستمر بسطح العينة. عندما يتم سحب الطرف على السطح، تؤدي القوى التنافرية بين العينة والطرف إلى انحناء الكانتليفر، والذي يتم تسجيله. يتم مسح سطح العينة بالكامل ذهابًا وإيابًا في كلا المحورين x وy، وهو ما يسمى المسح النقطي، بينما تسجل الحركة العمودية للعمود المحور z، وبالتالي إنشاء صورة ثلاثية الأبعاد.

في الوضع الديناميكي، يتأرجح المسبار فوق سطح العينة مباشرة، ويقترب من السطح، ولكن لا يلمسه. تحدد القوى الجاذبة والطاردة الاختلاف في المسافة بين الطرف والعينة، مما يؤثر على سعة التذبذب الكانتليفر. يتم تسجيل هذه الملاحظات لبناء التضاريس السطحية للعينة.