اليوم: الجمعة 19 ابريل 2024 , الساعة: 6:32 ص
يتألف الجهاز من ابرة ذات ابعاد ميكرونية تقوم بالمرور على السطح المراد مسحه, تكون هذه الابرة مثبتة إلى حامل افقي بينما تكون هي نفسها عمودية على هذا الحامل وعلى السطح المراد مسحه, يتم إسقاط شعاع ليزري على الحامل والذي يرتفع وينخفض مع ارتفاع وانخفاض الابرة وبالتالي مع تنوع تضاريس السطح من ارتفاع وانخفاض, ويتم التقاط منعكس الشعاع الليزري على الحامل على مستقبل وبالتالي يتم تحديد ورسم تضاريس السطح الممسوح تبعا لحركة منعكس الشعاع الليزري.
يستطيع مجهر القوة الذرية رؤية أحجام بين 20 - 300 نانومتر ، وهي أحجام فيروس الفيروسات . أما أحجام البروتينات فهي ما بين 1 - 30 نانومتر. وبالمقارنة بأحجام كرات الدم الحمراء فهي تصل إلى نحو 7000 نانومتر (أي 7 ميكرومتر ).
يستخدم مجهر الطاقة الذرية في معرفة تضاريس السطوح ذات الابعاد النانوية وحتى الميكرونية, في السنوات الأخيرة تنوع استخدام هذا الجهاز حيث أصبح يستخدم في قياسات أخرى مثل قياس مرونة الجزيئات النانوية والميكرونية والخلايا كما أصبح يستخدم في قياس طاقة الالتصاق بين الجزيئات الكيميائية
والجزيئات النانوية والميكرونية والخلايا أيضا.
Atomic force microscope block diagram.svg تصغير مخطط توضيحي لفكرة عمل ميكروسكوب القوة الذرية
AFM (used) cantilever in Scanning Electron Microscope, magnification 1000x تصغير صورة توضح ذراع AFM ويبلغ عرضه 100 ميكروميتر ويمكن ان يصل إلى 20 ميكروميتر او اقل.
يتكون ميكروسكوب القوة الذرية AFM من ذراع cantilever في نهايته مجس probe مكون من رأس حاد يعرف بالـ tip يستخدم لمسح سطح العينة. تكون الذراع مصنوعة من مادة السليكون أو نيتريد السيليكون بنصف قطر في حدود بضع نانومترات. عندما يقترب رأس المجس من سطح العينة تتولد قوة بين رأس المجس وسطح العينة تؤدي هذه القوة إلى انحراف في الذراع بناء على قوة هوك. وقد تكون القوة المتبادلة قوة ميكانيكية أو قوة فاندرفال أو أو قوة شعرية قوة كهروستاتيكية أو قوة مغناطيسية أو قوة رابطة كيميائية أو قوة كزيمار أو غيرها من أنواع القوة وهذا حسب نوع السطح الذي يتم دراسته. كما يمكن دراسة العديد من أنواع هذه القوة باستخدام مجسات خاصة وعندها يسمى الميكروسكوب باسمها مثل ميكروسكوب القوة المغناطيسية magnetic force Microscope (MFM) أو ميكروسكوب المسح الحراري scanning thermal microscopy أو غيره. وفي كل هذه الميكروسكوبات تحدث القوة المتبادلة باختلاف أنواعها انحراف في ذراع ميكروسكوب القوة الذرية يقاس هذا الانحراف بواسطة انحراف شعاع ليزر عن مرأة مثبتة على ذراع الميكروسكوب. وشعاع الليزر المنعكس يرصد على مصفوفة خطية من الفوتودايود. Photodiodes. وهناك طرق أخرى لقياس الانحراف مثل مقياس التداخل الضوئي optical interfermetry، أو باستخدام بيزوالكترك أو مجس سعة كهربية. وحسب طريقة قياس الانحراف يتم تصميم ذراع الميكروسكوب فمثلا لو كانت طريقة القياس تعتمد على الكهرباء الانضغاطية (بيزوالكتروك) فان الذراع تصنع من مواد بيزوالكتروك. ولكن تعتبر طريقة قياس الانحراف بشعاع الليزر الطريقة الادق والاكثر استخداما.
اذا تم مسح المجس عند ارتفاع معين من سطح العينة فقد يكون هناك خطورة على المجس بان يصطدم بالسطح، ولتجنب حدوث هذا يتم استخدام تغذية عكسية للتحكم في المسافة بين المجس وسطح العينة لتحافظ على القة المبتادلة بينهما ثابتة. ويتم تثبيت العينة على قاعدة من مادة بيزوالكترك تحرك العينة في الاتجاه z للحفاظ على قيمة ثابتة للقوة المتبادلة بين المجس وسطح العينة وكذلك تحريك العينة في البعدين x و y. وهناك أنواع أخرى من ميكروسكوبات القوة الذرية تستخدم 3 بلورات بيزوالكتريك كل بلورة مسئولة عن اتجاه من اتجاهات الحركة الثلاثة. وفي التصاميم الحديثة يتم تثبيت الذراع على ماسح بيزوالكتريك افقي في حين يتم تحريك العينة فقط في الاتجاهين x و y. وفي النهاية نحصل على خريطة لمساحة تمثل طبوغرافيا سطح العينة.
يمكن تشغيل ميكروسكوب القوة الذرية AFM بعدة انماط تشغيل وهذا حسب الاستخدام المطلوب ونوع الفحص المراد. وبصفة عامة يمكن تقسيم انماط التشغيل بنوعين هما نمط التشغيل الاستاتيكي أو نمط الاتصال والنوع الثاني هو نمط التشغيل الديناميكي أو نمط عدم الاتصال.
ذكرنا ان هناك نمطين أساسيين من انماط تشغيل جهاز AFM وهما النمط الاستاتيكي والذي يتم فيه سحب الذراع عبر سطح العينة ويتم مباشرة قياس تضاريس السطح من خلال الانحرافات في الذراع. والنمط الديناميكي يكون الذراع يتذبذب بالقرب من السطح عند تردد رنيني resonance frequency. ويتم قياس التردد والسعة والطور وتردد الرنيني من خلال القوة المتبادلة بين المجس وسطح العينة. هذه التغيرات في التردد بالنسبة لتردد المرجعي يعطي معلومات عن خصائص العينة.
هذا النمط يستخدم الانحراف في رأس المجس كإشارة للتغذية العكسية ولان قياس الإشارة في هذا النمط يتعرض للضجيج يتم استخدام ذراع اقل صلابة لتكبير مقدار إشارة الانحراف. ويقرب المجس من سطح العينة بحيث يحدث قوة تنافر تنتج عن الالكترونات على سطح العينة والكترونات المجس. ويتم الحفاظ على ثبات مقدار القوة التنارية هذه أثناء المسح من خلال المحافظة بقاء الانحراف ثابتاً.
في هذا النمط لا يكون المجس متصلا مع سطح العينة. بل يكون الذراع متذبذب عند تردد أكبر بقليل من تردد الرنين حيث تكون سعة الذبذبة في حدود بضع نانومتر (اقل من 10 نانومتر). وتكون القوة المتبادلة بين المجس وسطح العينة هي قوة فاندرفال van der Waals وهي تكون مسيطرة عند تلك المسافة أي في حدود 1 إلى 10 نانومتر فوق سطح العينة، وهذه القوة تعمل على تقليل تردد الرنين للذراع. هذا الانخفاض في تردد الرنين يستخدم في نظام التغذية العكسية الذي يقوم بالحفاظ على جعل سعة الاهتزازة ثابتا من خلال اعادة ضبط المسافة بين المجس والسطح. وبقياس المسافة بين المجس والسطح أثناء المسح في الاتجاهين x,y يتم رسم الصورة لطبغرافية سطح العينة باستخدام برامج معدة لذلك.
هذا النمط لا يتعرض رأس المجس لأي ضرر لا نه لا يحتك مع سطح العينة مثلما يحدث مع النمط السابق. وهذا يجعل من نمط التشغيل الديناميكي مفضل أكثر وخصوصا في حالة التعامل مع العينات اللينة. ولكن في حالة العينات الصلبة فان الصور التي تؤخذ بكلا النمطين تكونا متماثلتين. ولكن إذا وجدت طبقة نانوية من مادة سائلة على سطح العينة فان النمطين سوف يعطيا صورا مختلفة بعض الشيء. لان المجس في النمط المتصل يخترق طبقة السائل ليعطي صورة للسطح الأسفل منها، في حين ان النمط غير المتصل سوف يتذبذب فوق السطح ويعطي صورة لكلا من السائل والسطح معا.
Single-Molecule-Under-Water-AFM-Tapping-Mode تصغير سلسلة بوليمر مفرد, (بسمك 0.4nm)، سجلت بنمط النقر Tapping mode في وسط مائي عند قيم pH مختلفة
في أغلب الأحيان تتكون طبقة مائية فوق سطح العينة. ولأننا نجعل رأس المجس قريب جدا من العينة للحصول على إشارة لمقياس القوة المتبادلة فانه من المحتمل ان يلتصق رأس المجس في العينة ولمنع هذا من الحدوث تم تطوير النمط الغير متصل بنمط النقر tapping mode وذلك للتغلب على هذه المشكلة.
في نمط النقر تتذبذب الذراع للأعلى والأسفل بالقرب من تردد الرنين وتكون سعة الذبذبة أكبر من 10 نانو متر حيث تتراوح بين 100 و200 نانومتر. ونظرا للقوة المتبادلة التي تؤثر على الذراع عند اقترابها من سطح العينة فان قوة فاندرفال أو قوة ثنائيات القطب المتفاعلة أو القوى الكهروستاتيكية تتسبب في تغير في سعة الذبذبة وتقل كلما اقترب رأس المجس من سطح العينة. يتم التحكم بارتفاع الذراع بواسطة بيزوالكترك تعمل على ضبط ارتفاع الذراع أثناء مسح العينة. ويعتبر نمط التشغيل هذا نمط متطور عن نمط عدم الاتصال.
AFM beamdetection.png تصغير قياس انحراف الشعاع في جهاز AFM
ينعكس شعاع ليزر دايود على الجانب الخلفي للزراع ويتم التحكم فيه من خلال كاشف حساس للموضع position sensitive detector (PSD) يتكون من فوتوديودين موضوعين بالقرب من بعضهما البعض والمخرج من كل فوتودايود موصل في مكبر differential amplifier. الازاحة الزاوية للذراع تجعل أحد الديودين يلتقط إشارة أكبر من الديود الاخر. وهذا يعطي إشارة تتناسب مع انحراف الذراع. وتصل حساسية الجهاز إلى كشف انحراف اقل من 10 نانومتر. ويمكن تكبير التغير في زاوية الشعاع بزيادة طول مسار شعاع الليزر بضع سنتيمترات.
بالإضافة إلى استخدام ميكروسكوب القوة الذرية في الحصول على صور على المستوى الذري يستخدم الميكروسكوب في تحليل القوة، فعلاقة قياسات القوة بين رأس المجس وسطح العينة كدالة في المسافة بينهم نحصل على نتائج تعرف باسم منحنى القوة والمسافة force-distance curve. في هذه الطريقة يتم مد رأس المجس وسحبه عن سطح العينة أثناء مراقبة انحراف الذراع كدالة في ازاحة البيزوالكتريك. هذه الوظيفة استخدمت في قياسات على المستوى النانوي مثل الروابط الذري وقوى فانردفال وقوى كايسمر وقوى التحلل في السوائل والجزيئات المفردة وقوى التمدد والتمزق. وهذه القوة صغيرة جدا في حدود البيكونيوتن piconewton ولا يمكن قياسها باي جهاز اخر والان أصبح قياسها بجهاز AFM وعلى وبدقة تحليلية تصل إلى 0.1 نانومتر. يمكن الحصول على قياسات مطياف القوة في كلا نمطي التشغيل الاستاتيكي والديناميكي.
يستخدم مقياس القوة الذرية AFM للحصول على صور للذرات ولتحريكها أيضا على اسطح المواد. فالذرة على رأس المجس تتحسس الذرات ذرة ذرة على سطح العينة وتشكل قوة كيميائية مع كل ذرة. ولان هذه التفاعلات تغير بشكل دقيق تردد اهتزاز رأس المجس، فإنها يمكن ان تقاس وترسم. وعلى هذا الأساس تم التميز بين ذرات السليكون والتن والرصاص على سطح سبيكة، من خلال مقارنة البصمات الذرية وتكبيرها. حيث تم ملاحظة ان رأس المجس يتفاعل مع ذرات السليكون بقوة في حين يتفاعل مع ذرات التن والرصاص بقوة اقل. ولهذا فان الذرات المختلفة يمكن ان تتميز في صورة مصفوفة أثناء مرور رأس المجس على سطح العينة.
Atomic Force Microscope Science Museum London تصغير أول ميكروسكوب قوة ذرية
ومن عيوب جهاز AFM بالمقارنة مع جهاز SEM هو حجم الصورة. فجهاز SEM قادرا على مساحة تصل إلى بضع مليمترات وبعمق يصل إلى بضع مليمترات إلا أن جهاز AFM يعمل على مساحة 150x150 مايكرومتر وبعمق 10-20 ميكروميتر. ولكن هذا العيب تم التعامل معه من خلال تطوير أجهزة AFM بواسطة شركة IBM تعمل بمجسين متوازيين.
كما ان استخدام رأس مجس tip غير مناسب قد يعطي بعض العيوب في الصورة الناتجة. بالإضافة إلى ان AFM يعمل ببطء بالمقارنة مع SEM الذي يعطي صورة حية للعينة فان AFM يتطلب ان يعمل لبضعة دقائق حتى يعطي صورة. وهذا التأخير يؤدي إلى انزياح حراري في الصورة مما يجعل ميكروسكوب القوة الذرية غير مناسب للقياسات الدقيقة للمسافات الطوبوغرافية على الصورة. ويتم تطوير أجهزة AFM للتغلب على هذه المشكلة بأجهزة تعرف باسم videoAFM والتي تعمل بسرعة فاقت سرعة SEM.
تتأثر صور AFM بالتخلف hysteresis في المواد البيزوالكتريك والتداخل في الإشارات الملتقطة لكل من x,y أثناء المسح ولكن هذا تم التغلب عليه باستخدام برمجيات متطورة وفلاتر خاصة أو باستخدام ماسحات متعامدة منفصلة.
ماسح البيزوالكتريك Piezoelectric هو عبارة عن ماسح من مادة بيزوالكتريك وهي مواد تنضغط وتتمدد بتطبيق فرق جهد كهربي وهذه الخاصية تستخدم في تحريك رأس المجس على العينة بدقة عالية. وقد تم شرح فكرة عمل البيزوالكتريك في مقال كيف تعمل الكهرباء الانضغاطية.
في النهاية نلاحظ كيف ان الميكروسكوبات تختلف باختلاف الطريقة التي تقوم بها بالحصول على الصورة وفي هذا المقال قمنا بشرح فكرة مبسطة عن ميكروسكوب القوة الذرية والذي مكن العلماء من رؤية الذرات والتميز بينها والتحكم بها الذي فتح الباب امام تكنولوجيا النانو لتدرس المواد على المستوى الذري وفهم الكثير من خصائصها.
Atomic force microscope by Zureks تصغير مجهر الطاقة الذرية
تقنية النانو
مِجهر الطاقة الذرية إنج Atomic Force Microscope, AFM أو ما يسمى مجهر القوة الذرية AFM هو جهاز يستخدم في مجال تقنية النانو لمعرفة ورسم تضاريس السطوح ذات الأبعاد نانومتر النانوية و ميكرومتر الميكرونية .
ميكروسكوب القوة الذرية أو ميكروسكوب القوة الماسحة Scanning Force Microscopy (SFM) هو ميكروسكوب ذو قدرة تحليلية عالية وهو أحد أنواع ميكروسكوبات المجسات الماسحة والذي تحدثنا عن واحد منها وهو الميكروسكوب النفقي الماسح STM في مقال سابق. ولكن هذا الميكروسكوب له قدرة تحليل تصل إلى اجزاء من النانومتر حيث انه يفوق حد تكبير الميكروسكوبات الضوئية بأكثر من 1000 مرة. ويعتبر هذا الميكروسكوب متطورا عن الميكروسكوب النفقي الماسح STM. اخترع ميكروسكوب القوة الذرية AFM العالمين Quate و Gerber في العام 1986. وتوفر أول جهاز للاستخدام في المختبرات العلمية في العام 1986. ويعتبر هذا الميكروسكوب الأكثر شهرة كأداة تكبير وقياس وتحريك على المستوى النانوي.
وحديثاً تمكن علماء فيزيائيون في جامعة اوساكا في اليابان من استخدام ميكروسكوب القوة الذرية AFM في التعرف على هوية التركيب الكيميائي وتحديد نوع كل ذرة ومكان تواجدها على المخطط ثلاثي الابعاد لتضاريس سطح المادة على المستوى الذري. وقد اكتشف هؤلاء العلماء ان التفاعلات تشكل بصمة ذرية لتمييز الذرات باستخدام ميكروسكوب AFM.
لم يعلق احد حتى الآن .. كن اول من يعلق بالضغط هنا
اخر المشاهدات
- [ شركات الازياء والموضة قطر ] الرصاصي قطر Rasasi qatar ... الدوحة # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] مكتب انوار الزهرة للخدمات العقارية ... المدينه المنوره ... منطقة المدينة المنورة # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ مؤسسات البحرين ] البيت المصري لتجارة الاغذية ... المحرق # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ تعرٌف على ] بئر تهوية # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ تعرٌف على ] المجلس التنفيذي لإمارة أبو ظبي # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] بندر بن خالد بن عبداللطيف الصقر ... الظهران ... المنطقة الشرقية # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ متاجر السعودية ] مركز اعتماد النخبة للتدريب ... الرياض ... منطقة الرياض # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ تعرٌف على ] جوائز الموسيقى العالمية لعام 2008 # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ اثاث منزلى السعودية ] البيت الكلاسيكى للمفروشات # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ متاجر السعودية ] غصن الأرقان ... بريدة ... منطقة القصيم # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ تعرٌف على ] كلية الزراعة (جامعة القاهرة) # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ مؤسسات البحرين ] نضارة بوتيك ... المنطقة الشمالية # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ تسوق وملابس الامارات ] وردة البستان للاقمشة والخياطة النسائية ... أبوظبي # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ مؤسسات البحرين ] شركة بربير أخضر للمقاولات - شركة تضامن بحرينية ... المنطقة الجنوبية # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ وزارات وهيئات حكومية السعودية ] مركز صحى بئر الغنم # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ متاجر السعودية ] مركز مجهر الحياة للتدريب ... جدة ... منطقة مكة المكرمة # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ مؤسسات البحرين ] شركة حراء لمقاولات البناء ذ.م.م ... المحرق # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ تعرٌف على ] ناسي أولام (طبق إندونيسي) # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ مؤسسات البحرين ] بومرام للمواد البناء ذ.م.م. ... المنطقة الشمالية # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ تعرٌف على ] هاتولي راجل (فيلم) # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ متاجر السعودية ] متجر أغصان للموضة ... الرياض ... منطقة الرياض # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ دليل عجمان الامارات ] عبد الله الرميطي للصيانة العامة ... عجمان # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ مقاهي السعودية ] Barn\'s cafe # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ محلات أحذية الامارات ] فلامنيجو Flamingo # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ تخصصات جامعية ] الفرق بين الجامعة والكلية # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ تعرٌف على ] بئر # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ مؤسسات البحرين ] برافو للأيدي العاملة ... منامة # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ شركات التكييف والتبريد قطر ] شركة لفان للتبريد والتكييف LAFFAN REFRIGERATION & A/C CO WLL ... الدوحة # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ محلات أحذية الامارات ] مؤسسة الكعب الذهبي التجارية # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ مؤسسات البحرين ] المنصورى للايدى العامله ... منامة # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ مقاهي السعودية ] Le 42 Cafe # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ تعليم الامارات ] معهد كاسموس التعليمي ... دبي # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ تعرٌف على ] الزفاف في التقاليد الفلسطينية # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ شعر غزل ] الشعر الرومانسي # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ دليل دبي الامارات ] لوفت فيفث افينيو ... دبي # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ أمراض الحمل والولادة ] الحمل وزيادة الوزن # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- أدخلت إصبعي في المهبل وأخرجته وعليه دم، هل فقدت بكارتي؟ # اخر تحديث اليوم 2024-02-10
- السلام عليكم ، أنا مشكلتي بصراحة الجنس من الخلف مع زوجي الأن صار ويحب حيل # اخر تحديث اليوم 2024-02-17
- [ تعرٌف على ] سوق البدو (بئر السبع) # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ مقاهي السعودية ] كوفي شوب غاردينيا # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ مؤسسات البحرين ] مقاولات جرادة ذ.م.م ... المنطقة الشمالية # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ شركات الجوالات والهواتف قطر ] الدوحة كلاسيك للهواتف Doha Classic ... الدوحة # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ خياطون الامارات ] خياط التوكل # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ تعرٌف على ] نترات الرصاص الثنائي # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ مؤسسات البحرين ] نسور الصحراء للخدمات ... المنطقة الجنوبية # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ مطاعم السعودية ] بيتزا التركي # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ تعرٌف على ] قائمة الرياح المحلية # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ مؤسسات البحرين ] سوفت روك للمقاولات ... المنطقة الشمالية # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- اميولانت (IMMULANT) دواعي الاستعمال والآثار الجانبية # اخر تحديث اليوم 2024-03-17
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] عبدالله مفلح ابن قبلان الشهراني ... النعيريه ... المنطقة الشرقية # اخر تحديث اليوم 2024-03-18
- رقص تركي أنواع الرقص التركي # اخر تحديث اليوم 2024-03-24
- [ متاجر السعودية ] تطبيق الجني ... الظهران ... المنطقة الشرقية # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ خذها قاعدة ] أنت تعرف الكثير عنّي لكنّك لا تفهمني ، المعرفة ليست الفهم ، وقد نعرف كلَّ شيء من دون أن نفهم شيئا. - أنطونيو بورشيا # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ مجوهرات السعودية ] النهدى للمجوهرات # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ خذها قاعدة ] لقد تعلمت بان الناس سوف ينسون كل ما قلته لهم, كما انهم سوف ينسون كل ما فعلته من اجلهم .. لكنهم ابدأ لن ينسون كيف جعلتهم يشعرون. - مايا انجيلو # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ تعرٌف على ] المحلة الكبرى # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ دليل أبوظبي الامارات ] توب ستون مصنع البيت الشرقى للرزخرفة والحجر الصناعى ذ م م ... أبوظبي # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ تعرٌف على ] ثنائي ميثيل نتروزامين # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] ريمه جراد صليح الشهري ... المجارده ... منطقة عسير # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ تعرٌف على ] حيدر مردم بك # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ مراحل الحمل ] كم يكون حجم كيس الحمل في الأسبوع الخامس # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] مكتب مفلح قبلان علي ال الشريفي الشهراني للعقارات ... صامطه ... منطقة جازان # اخر تحديث اليوم 2024-03-15
- تفسير رؤية شخص اسمه محمد في المنام لابن سيرين # اخر تحديث اليوم 2024-02-10
- [رقم هاتف] الطبيب بن جلون حميد .. المغرب # اخر تحديث اليوم 2024-02-17
- [ مؤسسات البحرين ] شركة سيام وفتحي للمقاولات ذ.م.م ... المنطقة الشمالية # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ مؤسسات البحرين ] الصحراء للخدمات لمناولة البضائع ... المنطقة الشمالية # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ مقاولون السعودية ] مؤسسة عبدالله الهاجرى للمقاولات # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ ديكور داخلي الامارات ] دار الزخرفة للديكور # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] ظافر بن أحمد بن مفرح القحطاني ... سراة عبيدة ... منطقة عسير # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ تعرٌف على ] العلاقات الرومانية الكورية الجنوبية # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ تعرٌف على ] الدوري العراقي الممتاز 2003–04 # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ مطاعم السعودية ] دجاج كنتاكي KFC # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ تعرٌف على ] قائمة الصور الأيقونية # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ دليل العين الامارات ] كراج النصر و الفوز ... العين # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ خذها قاعدة ] في فترة من الفترات كنت أبكي لأني لا أملك حذاء للعب كرة القدم مع أصدقائي , وفي يوم ما رأيت رجلاً بلا قدمين , عندها عرفت كم أنا غني. - زين الدين زيدان # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ تعرٌف على ] بلود، سوت، آند تيرز (فريق موسيقي) # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ صيدليات السعودية ] صيدلية النهدي # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ وزارات وهيئات حكومية السعودية ] امارة محافظة سراة عبيدة # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] فهد محمد بن حامد المولد ... الجموم ... منطقة مكة المكرمة # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] سليمه معضد بن سراج الفهمى ... مكه المكرمه ... منطقة مكة المكرمة # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ تعرٌف على ] معركة بئر حكيم # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ تعرٌف على ] مترو القاهرة # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] علي محمد احمد السوادى ... الليث ... منطقة مكة المكرمة # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ تعرٌف على ] الحملة العسكرية العراقية في الشمال 1963 # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ تعرٌف على ] مضخة دوارة خالية من الحشو مرتفعة الكفاءة # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ حكمــــــة ] تلك الأرواح!قال اليزيديّ: رأيت الخليل بن أحمد فوجدته قاعدا على طنفسة، فأوسعَ لي فكرهت التضييق عليه؛ فقال: إنه لا يضيق سَمّ الخياط على متحابّين، ولا تسع الدنيا متباغضيْنِ! # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ دليل دبي الامارات ] الأنصاري للصرافة فرع أم سقيم ... دبي # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ تعرٌف على ] جوائز رانك # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ مؤسسات البحرين ] كفتيريا نور الفانوس ... المنطقة الشمالية # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ مؤسسات البحرين ] شركة فنلندا للمقاولات لاصحابها فاطمة علي العلواني وشريكها شركة تضامن ... منامة # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ مؤسسات البحرين ] النوابغ للاصباغ والأدوات الصحية ... المحرق # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ تعرٌف على ] جلال الدين المحلي # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ الكترونيات الامارات ] عبد الرحمن علي الأنصاري لخدمات الإلكترونيات ... الشارقة # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ تعرٌف على ] هاشم الكعبي # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ جمال ورشاقة الامارات ] زاجل بيوتي سبا ... دبي # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ شركات طبية السعودية ] مؤسسة سحاب الوطن الطبية ... جدة # اخر تحديث اليوم 2024-04-17
- [ تعرٌف على ] حفل توزيع جوائز الإيمي برايم تايم الخامس والستون # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ محلات أحذية الامارات ] Dressfair.com # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ معلومات غذائية ] 4 من أهم فوائد وأضرار حبوب اللقاح .. حبوب مفيدة ولكن لها بعض المحاذير الطبية # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
- [ مؤسسات البحرين ] البنك الاهلي المتحد ش.م.ب - الهلال للخدمات المصرفيه الاسلامية ... المنطقة الجنوبية # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
الأكثر قراءة
- مريم الصايغ في سطور
- سؤال و جواب | ما هى أسباب نزول الدم الاحمر بعد البراز؟ وهل هناك أسباب مرضية؟ وما الحل ؟
- سؤال وجواب | هل يجوز للرجل حلق شعر المؤخرة؟ وهل هناك طريقة محددة لذلك ؟
- سؤال و جواب | حلق شعر المؤخرة بالكامل و الأرداف ماحكمه شرعاً
- هل للحبة السوداء"حبة البركة "فوائد ؟
- كيف أتخلص من الغازات الكريهة التى تخرج مني باستمرار؟
- هناك ألم عندى فى الجانب الأيسر للظهر فهل من الممكن أن يكون بسبب الكلى ؟
- هل هناك علاج للصداع الئى أانيه فى الجانب الأيسر من الدماغ مع العين اليسرى ؟
- تعرٌف على ... مريم فايق الصايغ | مشاهير
- تفسير حلم رؤية القضيب أو العضو الذكري في المنام لابن سيرين
- مبادرة لدعم ترشيح رجل السلام صاحب السمو الشيخ محمد بن زايد لجائزة «نوبل للسلام»
- [ رقم تلفون ] مستر مندوب ... مع اللوكيشن المملكه العربية السعودية
- أرقام طوارئ الكهرباء بالمملكة العربية السعودية
- الفضاء اللوني (ص ش ض) و (ص ش ق) الاستخدام
- ارقام وهواتف مستشفى الدمرداش عباسية,بالقاهرة
- طرق الاجهاض المنزلية و ماهى افضل ادوية للاجهاض السريع واسقاط الجنين فى الشهر الاول
- تفسير رؤية لبس البدلة في المنام لابن سيرين
- تفسير حلم رؤية النكاح والجماع في المنام لابن سيرين
- [رقم هاتف] مؤسسة قرض الحسن .. لبنان
- نزع شوك السمك في المنام
- عبارات ترحيب قصيرة 40 من أجمل عبارات ترحيب للأحباب والأصدقاء 2021
- رؤية طفل بعيون خضراء في المنام
- ارقام وهواتف عيادة د. فاروق قورة - 3 أ ش يوسف الجندى باب اللوق بالقاهرة
- الحصول على رخصة بسطة في سوق الجمعة بدولة الكويت
- معلومات هامة عن سلالة دجاج الجميزة
- ارقام وهواتف مستشفى الهلال الاحمر 34 ش رمسيس وسط البلد بالقاهرة
- جريمة قتل آمنة الخالدي تفاصيل الجريمة
- رسائل حب ساخنة للمتزوجين +18
- خليفة بخيت الفلاسي حياته
- تعرٌف على ... عائشة العتيبي | مشاهير
- هل توجيه الشطاف للمنطقة الحساسة يعد عادة سرية؟ وهل يؤثر على البكارة؟
- رقم هاتف مكتب النائب العام وكيفية تقديم بلاغ للنائب العام
- [ رقم تلفون و لوكيشن ] شركة متجر كل شششي - المملكه العربية السعودية
- تفسير رؤية شخص اسمه محمد في المنام لابن سيرين
- ارقام وهواتف مطعم الشبراوى 33 ش احمد عرابى المهندسين, بالجيزة
- أسعار الولادة في مستشفيات الإسكندرية
- ارقام وهواتف عيادة د. هشام عبد الغنى - 10 ش مراد الجيزة بالجيزة
- ارقام وهواتف عيادة د. ياسر المليجى - 139 ش التحرير الدقى بالجيزة
- ارقام وهواتف مستشفى النور المحمدى الخيرى التخصصى المطرية, بالقاهرة
- تفسير رؤية الحشرات في المنام لابن سيرين
- [رقم هاتف] مؤسسة مركز اصلاح وتأهيل بيرين .. بالاردن الهاشمية
- قسم رقم 8 (فلم) قصة الفلم
- تفسير حلم رؤية الميت يشكو من ضرسه في المنام
- هل أستطيع الاستحمام بعد فض غشاء البكارة ليلة الدخلة مباشرة؟
- أعشاب تفتح الرحم للإجهاض
- يخرج المني بلون بني قريب من لون الدم، فما نصيحتكم؟!
- قناة تمازيغت برامج القناة
- ارقام وهواتف مكتب صحة - السادس من اكتوبر ميدان الحصرى السادس من اكتوبر, بالجيزة
- سور القران لكل شهر من شهور الحمل
- تفسير رؤية براز الكلاب في المنام لابن سيرين
- زخرفة اسماء تصلح للفيس بوك
- مدرسة ب/ 141 حكومي للبنات بجدة
- إلغ (برمجية) التاريخ
- [ رقم هاتف ] جمعية قرض الحسن، .... لبنان
- أشيقر سكان وقبائل بلدة أشيقر
- تفسير حلم رؤية قلب الخروف في المنام
- تفسير حلم الكلب لابن سيرين
- [ رقم هاتف ] عيادة د. حازم ابو النصر - 20 ش عبد العزيز جاويش عابدين بالقاهرة
- انا بنت عندي 13 سنة لسة مجتليش الدورة الشهرية ......كنت ببات عند خالتي وكل ما
- هل تمرير الإصبع بشكل أفقي على فتحة المهبل يؤدي إلى فض غشاء البكارة؟
- [رقم هاتف] شركة الحراسة و التوظيف و التنظيف.. المغرب
- قبيلة الهزازي أقسام قبيلة الهزازي
- ذا إكس فاكتور آرابيا فكرة البرنامج
- السلام عليكم ، أنا مشكلتي بصراحة الجنس من الخلف مع زوجي الأن صار ويحب حيل
- فتحة المهبل لدي واسعة وليست كما تبدو في الصور.. فهل هو أمر طبيعي؟
- لالة لعروسة (برنامج) الفائزون
- أنا حامل في الشهر الرابع وينزل مني دم .. هل هذا طبيعي؟
- [ رقم هاتف ] عيادة د. عادل الريس .. وعنوانها
- هل إدخال إصبع الزوج في مهبل الزوجة له أضرار؟
- تفسير حلم اصلاح الطريق في المنام
- هل الشهوة الجنسية الكثيرة تؤثر على غشاء البكارة؟ أفيدوني
- تفسير حلم تنظيف البيت في المنام للعزباء والمتزوجة والحامل والمطلقة
- إيمان ظاظا حياتها ومشوارها المهني
- أهمية وضرورة إزالة الخيط الأسود من ظهر الجمبري
- اسماء فيس بنات مزخرفة | القاب بنات مزخرفه
- لهجة شمالية (سعودية) بعض كلمات ومفردات اللهجة
- تفسير رؤية المشاهير في المنام لابن سيرين
- هل شد الشفرات والمباعدة الشديدة للساقين يمكن أن تفض غشاء البكارة؟
- [بحث جاهز للطباعة] بحث عن حرب 6 اكتوبر 1973 بالصور pdf doc -
- فوائد عشبة الفلية و الكمية المناسبة يوميا
- تفسير رؤية المخدة في المنام لابن سيرين
- [رقم هاتف] شركة الرفق بالحيوان و الطبيعة.. المغرب
- كلمات - انت روحي - حمود السمه
- أعاني من لحمة زائدة في الدبر ، فلدي قطعة لحمية صغيرة في فتحة الشرج من الخارج
- ما الفرق بين الغشاء السليم وغير السليم؟
- تفسير حلم رؤية الإصابة بالرصاص في الكتف بالمنام
- [ رقم هاتف ] مركز المصطفى للاشعة
- أدخلت إصبعي في المهبل وأخرجته وعليه دم، هل فقدت بكارتي؟
- عمر فروخ
- هل الضغط بالفخذين على الفرج يؤذي غشاء البكارة?
- إدمان الزوج للمواقع الإباحية: المشكلة والأسباب والعلاج
- بسبب حكة قويط للمنطقة الحساسة ونزول الدم، أعيش وسواس فض الغشاء.
- ما تفسير رؤية كلمة كهيعص في المنام
- تظهر عندي حبوب في البظر والشفرتين بين حين وآخر.. هل لها مضاعفات، وما علاجها؟
- طريقة إرجاع حساب الفيس بوك المعطل
- الكرة الحديدية قواعد اللعبة
- تفسير رؤية مدرس الرياضيات في المنام لابن سيرين
- [بحث جاهز للطباعة] بحث عن اللغة العربية والكفايات اللغويه -
- تفسير حلم رؤية الكنز فى المنام لابن سيرين
- كيف أصل إلى النشوة مع زوجي أثناء الإيلاج وليس بيده بعد الجماع؟
روابط تهمك
مرحبا بكم في شبكة بحوث وتقارير ومعلومات
عزيزي زائر شبكة بحوث وتقارير ومعلومات.. تم إعداد وإختيار هذا الموضوع مجهر القوة الذرية مبدأ عمل الجهاز # اخر تحديث اليوم 2024-04-19 فإن كان لديك ملاحظة او توجيه يمكنك مراسلتنا من خلال الخيارات الموجودة بالموضوع.. وكذلك يمكنك زيارة القسم , وهنا نبذه عنها وتصفح المواضيع المتنوعه... آخر تحديث للمعلومات بتاريخ اليوم 26/10/2023
مجهر القوة الذرية مبدأ عمل الجهاز # اخر تحديث اليوم 2024-04-19
آخر تحديث منذ 5 شهر و 25 يوم
1 مشاهدة
مبدأ عمل الجهاز
يتألف الجهاز من ابرة ذات ابعاد ميكرونية تقوم بالمرور على السطح المراد مسحه, تكون هذه الابرة مثبتة إلى حامل افقي بينما تكون هي نفسها عمودية على هذا الحامل وعلى السطح المراد مسحه, يتم إسقاط شعاع ليزري على الحامل والذي يرتفع وينخفض مع ارتفاع وانخفاض الابرة وبالتالي مع تنوع تضاريس السطح من ارتفاع وانخفاض, ويتم التقاط منعكس الشعاع الليزري على الحامل على مستقبل وبالتالي يتم تحديد ورسم تضاريس السطح الممسوح تبعا لحركة منعكس الشعاع الليزري.
يستطيع مجهر القوة الذرية رؤية أحجام بين 20 - 300 نانومتر ، وهي أحجام فيروس الفيروسات . أما أحجام البروتينات فهي ما بين 1 - 30 نانومتر. وبالمقارنة بأحجام كرات الدم الحمراء فهي تصل إلى نحو 7000 نانومتر (أي 7 ميكرومتر ).
استخدام الجهاز
يستخدم مجهر الطاقة الذرية في معرفة تضاريس السطوح ذات الابعاد النانوية وحتى الميكرونية, في السنوات الأخيرة تنوع استخدام هذا الجهاز حيث أصبح يستخدم في قياسات أخرى مثل قياس مرونة الجزيئات النانوية والميكرونية والخلايا كما أصبح يستخدم في قياس طاقة الالتصاق بين الجزيئات الكيميائية
والجزيئات النانوية والميكرونية والخلايا أيضا.
المبدأ الاساسي
Atomic force microscope block diagram.svg تصغير مخطط توضيحي لفكرة عمل ميكروسكوب القوة الذرية
AFM (used) cantilever in Scanning Electron Microscope, magnification 1000x تصغير صورة توضح ذراع AFM ويبلغ عرضه 100 ميكروميتر ويمكن ان يصل إلى 20 ميكروميتر او اقل.
يتكون ميكروسكوب القوة الذرية AFM من ذراع cantilever في نهايته مجس probe مكون من رأس حاد يعرف بالـ tip يستخدم لمسح سطح العينة. تكون الذراع مصنوعة من مادة السليكون أو نيتريد السيليكون بنصف قطر في حدود بضع نانومترات. عندما يقترب رأس المجس من سطح العينة تتولد قوة بين رأس المجس وسطح العينة تؤدي هذه القوة إلى انحراف في الذراع بناء على قوة هوك. وقد تكون القوة المتبادلة قوة ميكانيكية أو قوة فاندرفال أو أو قوة شعرية قوة كهروستاتيكية أو قوة مغناطيسية أو قوة رابطة كيميائية أو قوة كزيمار أو غيرها من أنواع القوة وهذا حسب نوع السطح الذي يتم دراسته. كما يمكن دراسة العديد من أنواع هذه القوة باستخدام مجسات خاصة وعندها يسمى الميكروسكوب باسمها مثل ميكروسكوب القوة المغناطيسية magnetic force Microscope (MFM) أو ميكروسكوب المسح الحراري scanning thermal microscopy أو غيره. وفي كل هذه الميكروسكوبات تحدث القوة المتبادلة باختلاف أنواعها انحراف في ذراع ميكروسكوب القوة الذرية يقاس هذا الانحراف بواسطة انحراف شعاع ليزر عن مرأة مثبتة على ذراع الميكروسكوب. وشعاع الليزر المنعكس يرصد على مصفوفة خطية من الفوتودايود. Photodiodes. وهناك طرق أخرى لقياس الانحراف مثل مقياس التداخل الضوئي optical interfermetry، أو باستخدام بيزوالكترك أو مجس سعة كهربية. وحسب طريقة قياس الانحراف يتم تصميم ذراع الميكروسكوب فمثلا لو كانت طريقة القياس تعتمد على الكهرباء الانضغاطية (بيزوالكتروك) فان الذراع تصنع من مواد بيزوالكتروك. ولكن تعتبر طريقة قياس الانحراف بشعاع الليزر الطريقة الادق والاكثر استخداما.
اذا تم مسح المجس عند ارتفاع معين من سطح العينة فقد يكون هناك خطورة على المجس بان يصطدم بالسطح، ولتجنب حدوث هذا يتم استخدام تغذية عكسية للتحكم في المسافة بين المجس وسطح العينة لتحافظ على القة المبتادلة بينهما ثابتة. ويتم تثبيت العينة على قاعدة من مادة بيزوالكترك تحرك العينة في الاتجاه z للحفاظ على قيمة ثابتة للقوة المتبادلة بين المجس وسطح العينة وكذلك تحريك العينة في البعدين x و y. وهناك أنواع أخرى من ميكروسكوبات القوة الذرية تستخدم 3 بلورات بيزوالكتريك كل بلورة مسئولة عن اتجاه من اتجاهات الحركة الثلاثة. وفي التصاميم الحديثة يتم تثبيت الذراع على ماسح بيزوالكتريك افقي في حين يتم تحريك العينة فقط في الاتجاهين x و y. وفي النهاية نحصل على خريطة لمساحة تمثل طبوغرافيا سطح العينة.
يمكن تشغيل ميكروسكوب القوة الذرية AFM بعدة انماط تشغيل وهذا حسب الاستخدام المطلوب ونوع الفحص المراد. وبصفة عامة يمكن تقسيم انماط التشغيل بنوعين هما نمط التشغيل الاستاتيكي أو نمط الاتصال والنوع الثاني هو نمط التشغيل الديناميكي أو نمط عدم الاتصال.
انماط التشغيل واخذ الصور
ذكرنا ان هناك نمطين أساسيين من انماط تشغيل جهاز AFM وهما النمط الاستاتيكي والذي يتم فيه سحب الذراع عبر سطح العينة ويتم مباشرة قياس تضاريس السطح من خلال الانحرافات في الذراع. والنمط الديناميكي يكون الذراع يتذبذب بالقرب من السطح عند تردد رنيني resonance frequency. ويتم قياس التردد والسعة والطور وتردد الرنيني من خلال القوة المتبادلة بين المجس وسطح العينة. هذه التغيرات في التردد بالنسبة لتردد المرجعي يعطي معلومات عن خصائص العينة.
النمط الاستاتيكي او نمط الاتصال
هذا النمط يستخدم الانحراف في رأس المجس كإشارة للتغذية العكسية ولان قياس الإشارة في هذا النمط يتعرض للضجيج يتم استخدام ذراع اقل صلابة لتكبير مقدار إشارة الانحراف. ويقرب المجس من سطح العينة بحيث يحدث قوة تنافر تنتج عن الالكترونات على سطح العينة والكترونات المجس. ويتم الحفاظ على ثبات مقدار القوة التنارية هذه أثناء المسح من خلال المحافظة بقاء الانحراف ثابتاً.
النمط الديناميكي او نمط عدم الاتصال
في هذا النمط لا يكون المجس متصلا مع سطح العينة. بل يكون الذراع متذبذب عند تردد أكبر بقليل من تردد الرنين حيث تكون سعة الذبذبة في حدود بضع نانومتر (اقل من 10 نانومتر). وتكون القوة المتبادلة بين المجس وسطح العينة هي قوة فاندرفال van der Waals وهي تكون مسيطرة عند تلك المسافة أي في حدود 1 إلى 10 نانومتر فوق سطح العينة، وهذه القوة تعمل على تقليل تردد الرنين للذراع. هذا الانخفاض في تردد الرنين يستخدم في نظام التغذية العكسية الذي يقوم بالحفاظ على جعل سعة الاهتزازة ثابتا من خلال اعادة ضبط المسافة بين المجس والسطح. وبقياس المسافة بين المجس والسطح أثناء المسح في الاتجاهين x,y يتم رسم الصورة لطبغرافية سطح العينة باستخدام برامج معدة لذلك.
هذا النمط لا يتعرض رأس المجس لأي ضرر لا نه لا يحتك مع سطح العينة مثلما يحدث مع النمط السابق. وهذا يجعل من نمط التشغيل الديناميكي مفضل أكثر وخصوصا في حالة التعامل مع العينات اللينة. ولكن في حالة العينات الصلبة فان الصور التي تؤخذ بكلا النمطين تكونا متماثلتين. ولكن إذا وجدت طبقة نانوية من مادة سائلة على سطح العينة فان النمطين سوف يعطيا صورا مختلفة بعض الشيء. لان المجس في النمط المتصل يخترق طبقة السائل ليعطي صورة للسطح الأسفل منها، في حين ان النمط غير المتصل سوف يتذبذب فوق السطح ويعطي صورة لكلا من السائل والسطح معا.
نمط النقر
Single-Molecule-Under-Water-AFM-Tapping-Mode تصغير سلسلة بوليمر مفرد, (بسمك 0.4nm)، سجلت بنمط النقر Tapping mode في وسط مائي عند قيم pH مختلفة
في أغلب الأحيان تتكون طبقة مائية فوق سطح العينة. ولأننا نجعل رأس المجس قريب جدا من العينة للحصول على إشارة لمقياس القوة المتبادلة فانه من المحتمل ان يلتصق رأس المجس في العينة ولمنع هذا من الحدوث تم تطوير النمط الغير متصل بنمط النقر tapping mode وذلك للتغلب على هذه المشكلة.
في نمط النقر تتذبذب الذراع للأعلى والأسفل بالقرب من تردد الرنين وتكون سعة الذبذبة أكبر من 10 نانو متر حيث تتراوح بين 100 و200 نانومتر. ونظرا للقوة المتبادلة التي تؤثر على الذراع عند اقترابها من سطح العينة فان قوة فاندرفال أو قوة ثنائيات القطب المتفاعلة أو القوى الكهروستاتيكية تتسبب في تغير في سعة الذبذبة وتقل كلما اقترب رأس المجس من سطح العينة. يتم التحكم بارتفاع الذراع بواسطة بيزوالكترك تعمل على ضبط ارتفاع الذراع أثناء مسح العينة. ويعتبر نمط التشغيل هذا نمط متطور عن نمط عدم الاتصال.
قياس انحراف ذراع ميكروسكوب القوة الذرية
AFM beamdetection.png تصغير قياس انحراف الشعاع في جهاز AFM
ينعكس شعاع ليزر دايود على الجانب الخلفي للزراع ويتم التحكم فيه من خلال كاشف حساس للموضع position sensitive detector (PSD) يتكون من فوتوديودين موضوعين بالقرب من بعضهما البعض والمخرج من كل فوتودايود موصل في مكبر differential amplifier. الازاحة الزاوية للذراع تجعل أحد الديودين يلتقط إشارة أكبر من الديود الاخر. وهذا يعطي إشارة تتناسب مع انحراف الذراع. وتصل حساسية الجهاز إلى كشف انحراف اقل من 10 نانومتر. ويمكن تكبير التغير في زاوية الشعاع بزيادة طول مسار شعاع الليزر بضع سنتيمترات.
مطياف القوة
بالإضافة إلى استخدام ميكروسكوب القوة الذرية في الحصول على صور على المستوى الذري يستخدم الميكروسكوب في تحليل القوة، فعلاقة قياسات القوة بين رأس المجس وسطح العينة كدالة في المسافة بينهم نحصل على نتائج تعرف باسم منحنى القوة والمسافة force-distance curve. في هذه الطريقة يتم مد رأس المجس وسحبه عن سطح العينة أثناء مراقبة انحراف الذراع كدالة في ازاحة البيزوالكتريك. هذه الوظيفة استخدمت في قياسات على المستوى النانوي مثل الروابط الذري وقوى فانردفال وقوى كايسمر وقوى التحلل في السوائل والجزيئات المفردة وقوى التمدد والتمزق. وهذه القوة صغيرة جدا في حدود البيكونيوتن piconewton ولا يمكن قياسها باي جهاز اخر والان أصبح قياسها بجهاز AFM وعلى وبدقة تحليلية تصل إلى 0.1 نانومتر. يمكن الحصول على قياسات مطياف القوة في كلا نمطي التشغيل الاستاتيكي والديناميكي.
التعرف على الذرات وتميزها
يستخدم مقياس القوة الذرية AFM للحصول على صور للذرات ولتحريكها أيضا على اسطح المواد. فالذرة على رأس المجس تتحسس الذرات ذرة ذرة على سطح العينة وتشكل قوة كيميائية مع كل ذرة. ولان هذه التفاعلات تغير بشكل دقيق تردد اهتزاز رأس المجس، فإنها يمكن ان تقاس وترسم. وعلى هذا الأساس تم التميز بين ذرات السليكون والتن والرصاص على سطح سبيكة، من خلال مقارنة البصمات الذرية وتكبيرها. حيث تم ملاحظة ان رأس المجس يتفاعل مع ذرات السليكون بقوة في حين يتفاعل مع ذرات التن والرصاص بقوة اقل. ولهذا فان الذرات المختلفة يمكن ان تتميز في صورة مصفوفة أثناء مرور رأس المجس على سطح العينة.
المزايا والعيوب
Atomic Force Microscope Science Museum London تصغير أول ميكروسكوب قوة ذرية
ومن عيوب جهاز AFM بالمقارنة مع جهاز SEM هو حجم الصورة. فجهاز SEM قادرا على مساحة تصل إلى بضع مليمترات وبعمق يصل إلى بضع مليمترات إلا أن جهاز AFM يعمل على مساحة 150x150 مايكرومتر وبعمق 10-20 ميكروميتر. ولكن هذا العيب تم التعامل معه من خلال تطوير أجهزة AFM بواسطة شركة IBM تعمل بمجسين متوازيين.
كما ان استخدام رأس مجس tip غير مناسب قد يعطي بعض العيوب في الصورة الناتجة. بالإضافة إلى ان AFM يعمل ببطء بالمقارنة مع SEM الذي يعطي صورة حية للعينة فان AFM يتطلب ان يعمل لبضعة دقائق حتى يعطي صورة. وهذا التأخير يؤدي إلى انزياح حراري في الصورة مما يجعل ميكروسكوب القوة الذرية غير مناسب للقياسات الدقيقة للمسافات الطوبوغرافية على الصورة. ويتم تطوير أجهزة AFM للتغلب على هذه المشكلة بأجهزة تعرف باسم videoAFM والتي تعمل بسرعة فاقت سرعة SEM.
تتأثر صور AFM بالتخلف hysteresis في المواد البيزوالكتريك والتداخل في الإشارات الملتقطة لكل من x,y أثناء المسح ولكن هذا تم التغلب عليه باستخدام برمجيات متطورة وفلاتر خاصة أو باستخدام ماسحات متعامدة منفصلة.
ماسح البيزوالكتريك Piezoelectric هو عبارة عن ماسح من مادة بيزوالكتريك وهي مواد تنضغط وتتمدد بتطبيق فرق جهد كهربي وهذه الخاصية تستخدم في تحريك رأس المجس على العينة بدقة عالية. وقد تم شرح فكرة عمل البيزوالكتريك في مقال كيف تعمل الكهرباء الانضغاطية.
في النهاية نلاحظ كيف ان الميكروسكوبات تختلف باختلاف الطريقة التي تقوم بها بالحصول على الصورة وفي هذا المقال قمنا بشرح فكرة مبسطة عن ميكروسكوب القوة الذرية والذي مكن العلماء من رؤية الذرات والتميز بينها والتحكم بها الذي فتح الباب امام تكنولوجيا النانو لتدرس المواد على المستوى الذري وفهم الكثير من خصائصها.
Atomic force microscope by Zureks تصغير مجهر الطاقة الذرية
تقنية النانو
مِجهر الطاقة الذرية إنج Atomic Force Microscope, AFM أو ما يسمى مجهر القوة الذرية AFM هو جهاز يستخدم في مجال تقنية النانو لمعرفة ورسم تضاريس السطوح ذات الأبعاد نانومتر النانوية و ميكرومتر الميكرونية .
ميكروسكوب القوة الذرية أو ميكروسكوب القوة الماسحة Scanning Force Microscopy (SFM) هو ميكروسكوب ذو قدرة تحليلية عالية وهو أحد أنواع ميكروسكوبات المجسات الماسحة والذي تحدثنا عن واحد منها وهو الميكروسكوب النفقي الماسح STM في مقال سابق. ولكن هذا الميكروسكوب له قدرة تحليل تصل إلى اجزاء من النانومتر حيث انه يفوق حد تكبير الميكروسكوبات الضوئية بأكثر من 1000 مرة. ويعتبر هذا الميكروسكوب متطورا عن الميكروسكوب النفقي الماسح STM. اخترع ميكروسكوب القوة الذرية AFM العالمين Quate و Gerber في العام 1986. وتوفر أول جهاز للاستخدام في المختبرات العلمية في العام 1986. ويعتبر هذا الميكروسكوب الأكثر شهرة كأداة تكبير وقياس وتحريك على المستوى النانوي.
وحديثاً تمكن علماء فيزيائيون في جامعة اوساكا في اليابان من استخدام ميكروسكوب القوة الذرية AFM في التعرف على هوية التركيب الكيميائي وتحديد نوع كل ذرة ومكان تواجدها على المخطط ثلاثي الابعاد لتضاريس سطح المادة على المستوى الذري. وقد اكتشف هؤلاء العلماء ان التفاعلات تشكل بصمة ذرية لتمييز الذرات باستخدام ميكروسكوب AFM.
شاركنا رأيك
التعليقات
لم يعلق احد حتى الآن .. كن اول من يعلق بالضغط هنا
أقسام شبكة بحوث وتقارير ومعلومات عملت لخدمة الزائر ليسهل عليه تصفح الموقع بسلاسة وأخذ المعلومات تصفح هذا الموضوع مجهر القوة الذرية مبدأ عمل الجهاز # اخر تحديث اليوم 2024-04-19 ويمكنك مراسلتنا في حال الملاحظات او التعديل او الإضافة او طلب حذف الموضوع ...آخر تعديل اليوم 26/10/2023
اعلانات العرب الآن