Atomerő-mikroszkóp lézeres detektálással
Az atomerőmikroszkóp alapelve a következő: a gyenge erőhatásokra rendkívül érzékeny mikrokonzol egyik vége rögzítve van, a másik végére egy apró szondacsúcsot szerelnek. A hegy finoman érintkezik a minta felületével. A szonda csúcsán lévő atomok és a minta felületén lévő atomok közötti rendkívül gyenge taszítóerő miatt a pásztázás során ezt az erőt állandóan tartva a hegyével ellátott mikrokonzol a minta felületére merőlegesen fel-le mozog, követve a csúcs és a mintafelület atomjai közötti kölcsönhatási erő által meghatározott ekvipotenciális felületet. Optikai detektálási vagy alagútáram-detektálási módszerekkel mérhető a mikrokonzol helyzetváltozása az egyes pásztázási pontokon, így a minta felszíni topográfiájáról információt kaphatunk. A következőkben a pásztázó szonda mikroszkóp családjának általánosan használt tagját, a lézersugár-eltérítést alkalmazó erődetektálást (Laser-AFM) használó atomerőmikroszkópot vesszük sorra, hogy kifejtsük működési elvét.
A rendszer teljes képalkotási és detektálási folyamata során a szonda és a vizsgált minta közötti távolság nanométeres skálán (10-⁹ m) marad. Ha a távolság túl nagy, a minta felületi információi nem szerezhetők be; ha a távolság túl kicsi, a szonda és a vizsgált minta is megsérül. A visszacsatoló hurok a következőképpen működik: működés közben megkapja a szonda-minta kölcsönhatási erő nagyságát a szondától, és beállítja a mintaszkenner függőleges tengelyére adott feszültséget. Ez arra készteti a mintát, hogy kinyúljon vagy visszahúzódjon, ezáltal szabályozva a szonda és a minta elválasztását, és viszont stabilizálja a szonda és a minta kölcsönhatási erő nagyságát a visszacsatolási vezérlés megvalósításához. Ezért a visszacsatolásvezérlés képezi ennek a rendszernek az alapvető működési mechanizmusát.
Ez a rendszer digitális visszacsatoló vezérlőhurkot alkalmaz. A felhasználók a visszacsatoló hurok jellemzőit a vezérlőszoftver paraméter eszköztárában olyan paraméterek beállításával szabályozhatják, mint a referenciaáram, az integrált erősítés és az arányos erősítés.
