The study of harmonic imaging by AFM

Atomic Force Microscopy (AFM) is a powerful tool for the analysis of surface samples with accuracy of single atoms. The existing methods include surface roughness, porosity and hardness of the test portion of the sample. The article presents the preliminary studyof a new AFM method of surface analysis. The study indicates that there may be a correlation between intensity of a harmonic resonance frequency of the needle and the system response. The suggested correlation can characterize elasticity of the analyzed surface.

Mikroskop sił atomowych (ang. Atomic Force Microscope - AFM) został wynaleziony w 1986 roku [1] jako alternatywa dla skaningowego mikroskopu tunelowego (ang. Scanning Tunneling Microscope - STM), którego nie można użyć do badań nad materiałami nieprzewodzącymi. AFM umożliwia pomiary materiałów zanurzonych w cieczach, co pozwala badać żywe preparaty biologiczne w warunkach zbliżonych do ich naturalnego środowiska [2]. W artykule przedstawiono zasadę pracy mikroskopu (rys. 1) oddziaływującego siłami van der Waalsa (opisanymi funkcją Lennarda - Jonesa) między ostrzem skanującym a próbką (1) (rys. 2) [3]. Opisano trzy podstawowe tryby pracy mikroskopu: kontaktowy, przerywany [4-6] oraz bezkontaktowy (2). Opierając się na dotychczasowych badaniach [7] wyznaczających różne właściwości materiału w zależności od ich budowy (rys. 3, rys. 4) przebadano próbkę warystora (rys. 5) pod kątem obecności i poziomu kolejnych harmonicznych pobudzającej częstotliwości rezonansowej w odpowiedzi układu. Przeprowadzone pomiary wskazują, że może istnieć związek między intensywnością kolejnych harmonicznych, a właściwościami badanej powierzchni.