micro|nanowelten

Cantilever-Sensor

Meßfühler und Werkzeuge für die Nanowelt

Oszilliert die Sonde eines dynamischen Rasterkraftmikroskopes über der Probe, wechselwirken beide nur kurzzeitig periodisch; die Probenoberfläche ist dann geringeren Kräften ausgesetzt als im statischen Modus. Zur Schwingungsanregung wird oftmals ein Piezoelement an der Basis des Federbalkens (Cantilever) verwendet, also ein keramischer Kristall, der seine Abmessungen unter elektrischer Spannung ändert. Die liefert eine Kontroll-Elektronik als periodisches Signal, dessen Frequenz in der Regel auf die erste mechanische Resonanz des dynamischen Systems abgestimmt ist. Ohne Wechselwirkung mit der Probenoberfläche entspricht die frei schwingende Meßsonde, bestehend aus Cantilever und Meßspitze, in guter Näherung einem harmonischen Oszillator, vergleichbar einem Federpendel. Dessen momentane Auslenkung mißt man häufig nach dem Lichtzeigerprinzip: Der Lichtstrahl einer Laserdiode wird auf das freie Ende der Cantilevers fokussiert und sein Reflex mit einer positionsempfindlichen Photodiode detektiert. Aus diesem zur momentanen Cantilever-Auslenkung proportionalen Signal lassen sich die Parameter der Schwingung bestimmen: mittlere Amplitude, Frequenz oder Phasenverschiebung relativ zum Anregungssignal.

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Aussteller

Institut für Angewandte Physik
Universität Tübingen

Adresse und Ansprechpartner

Auf der Morgenstelle 10
D-72076 Tübingen