מיקרוסקופ כוח אטומי
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
מיקרוסקופ כוח אטומי ((Atomic Force Microscope (AFM) הינו מיקרוסקופ בעל רזולוציה גבוהה במיוחד. הרזולוציה שלו יכולה להגיע עד לרמת האנגסטרם הבודד, ועוצמתו גבוהה פי אלף ממיקרוסקופ אופטי רגיל. הוא הומצא בשנת 1986, ומאז משמש ככלי יסודי בחקר החומר בסקאלות הננומטריות למטרות הדמיה ומדידה. מיקרוסקופ זה יעיל במיוחד לחקירת פני שטח של חומרים.
[עריכה] עקרון פעולה
עקרון הפעולה של מיקרוסקופ הכוח האטומי הינו השימוש בכוחות המשיכה והדחיה הבסיסיים ביותר בטבע. בלב המכשיר נמצא חיישן (tip), שעובר וסורק את כל פני השטח. חיישן זה מחובר למכלול שלם (cantilever) שדרכו מועברת האינפורמציה על פני השטח. כאשר החיישן מתקרב לפני השטח כוחות רבים מתחילים לפעול בינו לבין פני השטח, ביניהם כוחות ואן דר ואלס, כוחות חשמליים, כוחות מגנטיים, כוחות קפילריים וכוחות קזימריים. כוחות אלה מזיזים את החיישן, וביחד איתו זז גם המכלול שמחובר אליו. התנועה של המכלול מתורגמת לשינוי בפני השטח של הדגם. בדרך כלל משתמשים בלייזר שמקרין על המכלול, וכל שינוי במיקומו יגרום לקריאה שונה של הפוטונים שמגיעים מהלייזר, ויתורגם לשינוי גובה בדגם.
התוצאה המתקבלת לאחר סריקת פני השטח של החומר באמצעות המיקרוסקופ, הינה טופוגרפיה תלת ממדית של הדגם. לא ניתן להסיק ממנה ממה מורכב החומר, אלא רק את צורת פני השטח, בדיוק גבוה מאוד.
[עריכה] יתרונות וחסרונות
למיקרוסקופ כוח אטומי יתרונות רבים על מכשירי מדידה אחרים. הראשון שבהם הוא הרזולוציה הגבוהה שלו. בנוסף לכך, תמונת הדגימה שהוא מייצר הינה תלת ממדית - שלא כמו מיקרוסקופ אלקטרוני המייצר תמונה דו-ממדית של הדגם. כמו כן, אין צורך בדפוזיציה של שכבת הגנה כנדרש במיקרוסקופ אלקטרוני סורק (SEM), או ריקוע פני השטח כנדרש במיקרוסקופ אלקטרוני חודר (TEM). גם אין צורך לעבוד ברמת ואקום גבוהה - ניתן אפילו לעבוד בסביבה נוזלית, יתרון שמועיל במיוחד לחוקרים מתחומי מדעי החיים.
רוב החסרונות של מיקרוסקופ כוח אטומי הינם טכניים. רובם נוגעים לזמן הרב, יחסית, שנמשכת מדידת דגימה אחת. בנוסף, שטח הדגימה וטווח הגבהים הטופוגרפיים הניתנים למדידה קטנים מאוד.
