Новые методы атомно-силовой микроскопии давно применяют для исследования структуры, морфологии, физико-механических показателей различного типа покрытий, формируемых из разных фаз (газовой, жидкой или твердой) [1–3]. Сущность метода в том, что атомно-силовой микроскоп детектирует положение зонда в каждой новой точке измерений. Во время нахождения острия зонда у поверхности исследуемого образца (на расстоянии несколько нанометров) консоль с зондом изгибается под действием молекулярных сил (притяжение или отталкивание), которые возникают между острием зонда и поверхностью исследуемого образца. При фиксации изменений положения кантилевера зонда в пространстве чаще всего использует специальную систему. Это схема состоит из позиционно-чувствительного фотодектора, лазера, видеокамеры, механизма регулировки лазера, механизма перемещения образца в плоскости съемки. Схема сканирования и детектирования положения зонда атомно-силового микроскопа NT-206 показана на рис. 1.
Рассмотрим подробнее работу микроскопа.
Испускаемый луч света из оптического квантового генератора (ОКГ) с помощью системы зеркал попадает на обратную сторону кантилевера, отражается и поступает на фотодетектор. В результате изменения положения зонда (изгиба кантилевера) происходит перемещение отраженного светового пятна по фотодетектору. Данное изменение положения светового пятна при исследовании определяют при помощи соответствующего стандартного электронного оборудования [4]. Множество современных атомно-силовых микроскопов дают возможность проводить многослойное сканирование. А специализированная методика автоматизированного получения набора АСМ позволяет получать изображения для одной и той же области на поверхности образца при самых разных параметрах спектроскопического измерения в различных точках в области измеряемого участка (set-point). Сканирование, которое получено при одном значении измеряемого параметра в указанном режиме set-point, рассматривают как один слой. Варьирование параметра set-point при переходе от одного сканирования к другому помогает вычислить контактную силу, с которой острие зонда прибора контактирует с исследуемой поверхностью. Используя заданную математическую обработку полученных результатов, данный метод рекомендуют применять как своего рода томографию поверхностных слоев различных веществ.