Рис. 5. Схема оптической регистрации изгиба консоли зондового датчика
АСМ [1]
поверхности образца) составляющие. Реальное взаимодействие зонда
с образцом имеет более сложный характер, однако, основные черты
данного взаимодействия сохраняются — зонд АСМ испытывает при-
тяжение со стороны образца на больших расстояниях и отталкивание
на малых.
Получение АСМ-изображений рельефа поверхности связано с ре-
гистрацией малых изгибов упругой консоли зондового датчика. В
атомно-силовой микроскопии для этой цели широко используются
оптические методы, один из которых, связанный с фиксацией поло-
жения отраженного от консоли луча лазера, приведен на рис. 5.
Оптическая система АСМ юстируется таким образом, чтобы излу-
чение полупроводникового лазера фокусировалось на консоли зондо-
вого датчика, а отраженный пучок попадал в центр фоточувствитель-
ной области фотоприемника. В качестве позиционно-чувствительных
фотоприемников применяются четырехквадрантные полупроводнико-
вые фотодиоды. Сигнал с фотодиодов усиливается четырехквадрант-
ным усилителем фототока. При этом сигналы каждого из четырех
фотодиодов (“1”, “2”, “3”, “4”) отдельно усиливаются, инвертируют-
ся, попарно суммируются и вычитаются для получения сигналов вер-
тикального (“1”+“2”)–(“3”+“4”), горизонтального (“1”+“3”)–(“2”+“4”)
отклонений консоли датчика и определения мощности излучения ла-
зера (“1”+“2”+“3”+“4”). Ток, снимаемый с фотодиода, так же, как и
ток туннельного микроскопа лежит в диапазоне пико- или наноампер.
Для усиления столь малых величин туннельного и фотодиодного
токов требуется применять специальные усилительные устройства, к
которым предъявляются следующие требования:
— высокая чувствительность (диапазон входных токов 1 пА. . . 10 нА);
— полоса пропускания до 50 кГц (для возможности сканирования
в режиме реального времени);
44 ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2008. № 2
