ومع تقدم التكنولوجيا وظهور المجاهر الإلكترونية، تم إنشاء أنواع مختلفة من هذه المجاهر بطرق عمل مختلفة. أحد أنواع المجاهر المستخدمة على نطاق واسع اليوم هو مجهر القوة الذرية. ولا يستخدم هذا المجهر الإلكترونات مثل المجاهر الجديدة الأخرى.

يعتمد تشغيل هذا المجهر على القوة الموجودة بين طرف مسبار المجهر والذرات الموجودة على السطح. لا يمكن لطرف مسبار المجهر أن يقترب من الذرات الموجودة على السطح والسبب هو القوة التنافرية التي تنشأ بين الاثنين.

الأوضاع الوظيفية لمجهر القوة الذرية (AFM)

يمكن أن يعمل مجهر القوة الذرية (AFM) في أوضاع مختلفة، مذكورة أدناه:

وضع الاتصال

في هذا الوضع، يكون الطرف (طرف المسبار) ملامسًا للسطح، ومن خلال تحريكه على السطح وتحريك الذراع (الصعود والهبوط بناءً على ارتفاع وارتفاع السطح الذي تم فحصه)، يتم الحصول على صورة للسطح جهزت. لقياس إزاحة الذراع، يتم استخدام الليزر الذي يضيء على الذراع ويتم قياس انعكاسه على عدة ثنائيات ضوئية جنبًا إلى جنب. ومن خلال تحريك الذراع، يتم أيضًا تحريك انعكاس شعاع الليزر المنبعث، ونتيجة لذلك يمكن قياس الارتفاعات والارتفاعات على السطح. يوضح الشكل أدناه أساس عمل مجاهر القوة الذرية.

في حالة التلامس، يكون الطرف في نطاق التنافر ويتم صده بواسطة جزيئات سطح العينة. وفي الوقت نفسه، يكون باقي النطاق في منطقة الجذب وسيتم امتصاصه بواسطة العينة. يتم تحقيق التوازن بين هاتين القوتين ويتحرك اللواء بناءً على المطبات السطحية.

يتمتع هذا الوضع بسرعة مسح عالية ويعتبر خيارًا مناسبًا للعينات الصلبة ذات التغيرات الحادة في السطح.

وضع عدم الاتصال

في هذه الحالة، يهتز طرف المجهر في نطاق تردد الرنين. في هذه الحالة، باستخدام كهرضغطية، فإنهم يجعلون الذراع يتأرجح. يتحرك المسبار على السطح ويقوم بمسحه. يتم وضع الطرف بالقرب من السطح دون لمسه لقياس التجاذب الضعيف بين الطرف والعينة. تخلق القوى التفاعلية المستلمة في وضع عدم الاتصال دقة رأسية جيدة جدًا. وبطبيعة الحال، لا يمكن لهذا الوضع أن يعمل في بيئة سائلة. هذه الموضة أكثر ملاءمة للطقس.

تكون سرعة المسح في هذا الوضع أقل من وضع الاتصال، ولكنها تسبب ضررًا أقل للعينة وطرف المجهر.

وضع التنصت

هذا الوضع هو أيضًا نفس الوضع اللاتلامسي. في هذه الحالة، يتأرجح القطب ويجعل طرفه أقرب إلى السطح من أجل الاتصال البطيء. ثم حرك الطرف بعيدًا عن السطح لتجنب الاصطدام به وإتلافه. عندما يقترب طرف المسبار من السطح، تقل سعة اهتزاز القطب. ومن خلال قياس نطاق التقلب هذا، يمكن فهم الخصائص السطحية للعينة. وفي هذه الحالة، تكون سرعة المسح منخفضة جدًا. هذا الوضع مناسب للعينات الناعمة.

مزايا وعيوب مجهر القوة الذرية AFM

مزايا:

• السرعه العاليه
• مناسب جدًا لقياس الخشونة وارتفاع السطح
• يمكن استخدامه على جميع المواد الموصلة وغير الموصلة
• بساطة تحضير العينة
• القدرة على العمل في الهواء والفراغ والسوائل
• القدرة على دراسة النظم البيولوجية

سلبيات:

• نطاق القراءة العمودي المحدود: وهذا يعني أنه إذا كان الفرق في الارتفاع وصلابة السطح أكبر من حد معين، فإن AFM لن يتمكن من التقاط الصور المناسبة.
• اعتماد المعلومات التي تم الحصول عليها على نوع طرف المجهر
• إمكانية إتلاف طرف المجهر أو العينة
• تحتاج إلى عناية خاصة للعينات الناعمة