AFM

微小な原子間力を感知して試料の表面を観察する手法

利点:表面性状を直接測定、表面粗さの定量的議論が可能、電気･磁気測定等も可能

欠点:探針は消耗品(の割に高い)、探針が入らない凹凸形状は原理上測定不可能

・コンタクトモード(DCモード)

探針が試料表面をなぞった際に生じる変位から表面性状を測定する

ばね定数が小さい(=よく曲がる)カンチレバーが使われる

・ACモード

探針が試料表面を周期的に叩くように動き、原子間力の変化により生じる変位から表面性状を測定する

→コンタクトモードより探針/試料へのダメージが抑えられる　らしい

サイクリックコンタクトモード:探針が周期的に試料表面に接触する

ノンコンタクトモード:探針が試料に触れない

サイクリックコンタクトモードよりばね定数の大きな(=曲がりにくい)カンチレバーが使われる事が多い

探針の励振

・ピエゾ

・光熱励振

・自己励振(?)

変位の検出について

・光てこ方式

知る限り最も一般的な方式

・非点収差法

自宅に導入する場合↓

DIY AFM: Advanced KitだとACモードでの測定ができる

(Advanced Kitは150万という情報があるが、2024年時点だと購入するなら200万程度になってそう)

nanoforall: Amina 2000が2000ユーロ(2026年2月時点で約37万円くらい)

上位モデルのAmina+ が新品55万くらい+送料(ebay,2026年3月時点)

自作するなら↓

ステージ:XY微動はカメラの手振れ補正ユニットが入手しやすいか

(参考: naan氏の手振れ補正ユニット解説記事、kuriuzu氏の手振れ補正ユニット解説記事 )

測定部:共振周波数1.5MHz以上のピエゾでカンチレバー(~500kHz)を共振させる(Z移動はステージ側で行う？)

カンチレバーはebayで入手済

(参考:thorlab ピエゾ振動アクチュエータ)

探針の変位･振幅検出:DVDピックアップorレーザー+4分割フォトダイオード?