Sensors and Actuators - Fachbereich Physik der Universität ...

7.5.2.2 Beispiel für einen bildgebenden Höhen- bzw. Abstandssensor –
Rasterkraftmikroskop (scanning force microscope: SFM, atomic force microscope:
AFM)
Bei der AFM werden Wechselwirkungskräfte zur Abbildung ausgenutzt: einerseits die
anziehenden van der Waals-Kräfte und andererseits die abstoßenden Coulomb´schen
Wechselwirkungskräfte. Diese wirken auf eine an einem Federbalken aufgehängte Spitze,
was eine Verschiebung des Federbalkens zur Folge hat - optisch nachweisbar mittels des
Lichtzeiger-Prinzips: ein Laserstrahl trifft auf die Rückseite des Balkens und wird an einer
segmentierten Photodiode reflektiert. Da die Kraft zwischen Probe und Spitze – und somit
die Verbiegung des Cantilevers – per Mechanismus konstant gehalten wird, kann die z-
Position der Spitze registriert werden. Die Probe wird in x, y-Richtung unter Zuhilfenahme
von Piezoelementen gerastert, so dass aus den Bewegungen in x, y,- und z-Richtung die
Oberflächenstruktur abgelesen werden kann.
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