Атомно-силовые микроскопы: что это такое и зачем они нужны?

Современная микроскопия уже давно вышла за рамки стандартной процедуры оптических исследований. Сегодня эта сфера изучения микромира имеет немало инновационных приборов – изобретений, способных гарантировать не только точность измеряемого результата, но и максимально корректное «разложение» материалов на атомы и молекулы. В частности, к таковым устройствам можно отнести атомно-силовые микроскопы. Что же они представляют собой и в каких отраслях используют эти приборы?

Принцип действия атомно-силовых микроскопов

Основой такого устройства считается сверхчувствительный зонд, который касается поверхности исследуемого материала и буквально сканирует ее, формируя двухмерное изображение.

Наконечник зонда имеет диаметр в несколько нанометров. Он взаимодействует с молекулами изучаемой поверхности. Между ними возникает электростатическое напряжение. Зонд либо притягивается к образцу, либо отталкивается им. При этом лазер фиксирует любые изменения, в том числе и расстояние между зондом и поверхностью. При этом наконечник постоянно возвращается в нулевую точку.

Подобный принцип действия дает возможность получать подлинные представления о структуре и текстуре объекта, вычислять его параметры, даже если он имеет ширину, длину, радиус в несколько нанометров.

Сферы применения атомно-силовых микроскопов

Атомно-силовые микроскопы – это не только исследовательские инструменты. Это устройства, которые нашли свое применение:

• в физике, где необходимо доподлинно знать размеры и структуры объектов;
• в электронике, где важно модифицировать расположение элементов в микросхемах, корректировать их или изменять в соответствии с задачами устройства;
• в материаловедении, где изучаются магнитные, электростатические свойства образцов.

При этом важно понимать, что современное оборудование все чаще «строится» на базе миниатюрных микросхем. Уменьшение их размеров, с одной стороны, позволяет экономить на энергозатратах, а с другой – увеличивает производительность устройства. И если вдруг микросхема нуждается в усовершенствовании, модификации или в ремонте, использование атомно-силовых микроскопов позволит решить эти сложные задачи.

Как выглядят атомно-силовые микроскопы?

Визуально устройства напоминают небольшие рабочие столы. На их поверхности имеется подвижная подложка, которая позволяет сканировать параметры образца в трех плоскостях. Сверху направлен держатель с иглой или зондом. Причем расстояние от иглы до изучаемого образца корректируется в момент исследования автоматически. Держатель является съемным и регулируемым с функцией плоскопараллельного подвода зонда, что облегчает процесс изучения материалов со всех сторон, в том числе в труднодоступных областях. Дополнительно некоторые атомно-силовые установки имеют разъемы для подсоединения классических окуляров или сканирующего туннельного микроскопа.

Дополнительный блок предназначен для управления и корректировки настроек. Например, в микроскопе Certus Standard V реализовано две возможности. Ручное управление подразумевает настройку сканера в одно касание. Вы можете при этом установить шаблонные значения увеличения и кратности. Дистанционное управление посредством планшета упрощает работу с оборудованием, обеспечивает точные настройки при работе с конкретными образцами.

Конструктивные особенности атомно-силовых микроскопов гарантируют точность измерений, позиционирования и полученных данных. Приобрести такой микроскоп можно в магазине Арстек. С такими устройствами любая исследовательская лаборатория, научный институт или коммерческая организация сможет комплексно изучить образцы и представить миру новые, производительные, эффективные наноизобретения.