Fejlfinding for mikroskopers kondensatorløftemekanisme
Grundprincippet for et atomkraftmikroskop er som følger: Den ene ende af en mikrocantilever, som er ekstremt følsom over for svage kræfter, er fikseret, og en lille sondespids er monteret i den anden ende. Spidsen berører forsigtigt prøveoverfladen. På grund af den ekstremt svage frastødende kraft mellem atomerne på probespidsen og dem på prøveoverfladen, ved at holde denne kraft konstant under scanning, bevæger mikrocantileveren med spidsen sig op og ned vinkelret på prøveoverfladen, efter den ækvipotentiale overflade defineret af vekselvirkningskraften mellem spidsen og prøvens overfladeatomer. Ved hjælp af optisk detektering eller tunneling af strømdetektionsmetoder kan mikrocantileverens positionsændring ved hvert scanningspunkt måles, så information om prøvens overfladetopografi kan opnås. I det følgende tager vi atomkraftmikroskopet, der anvender laserstråleafbøjning til kraftdetektering (Laser-AFM), et almindeligt anvendt medlem af scanningprobemikroskopfamilien, for at uddybe dets arbejdsprincip.
Gennem hele systemets billeddannelses- og detektionsproces holdes afstanden mellem sonden og den testede prøve på nanometerskalaen (10⁻⁹ m). Hvis afstanden er for stor, kan overfladeinformation om prøven ikke opnås; hvis afstanden er for lille, vil både sonden og den testede prøve blive beskadiget. Feedback-sløjfen fungerer som følger: under drift modtager den størrelsen af probe-prøve-interaktionskraften fra sonden og justerer spændingen, der påføres den lodrette akse af prøvescanneren. Dette driver prøven til at forlænge eller trække sig tilbage, og derved regulere sonde-prøve-adskillelsen og igen stabilisere størrelsen af sonde-prøve-interaktionskraften for at realisere feedback-kontrol. Derfor udgør feedbackkontrol kernedriftsmekanismen i dette system.
Dette system anvender en digital feedback-kontrolsløjfe. Brugere kan kontrollere egenskaberne for feedback-sløjfen ved at indstille parametre, herunder referencestrømmen, integral forstærkning og proportional forstærkning i parameterværktøjslinjen i kontrolsoftwaren.
