通过脉冲训练采样增强离共振原子力显微镜模式下的反馈性能
摘要：动态原子力显微镜 (AFM) 模式可以在远离悬臂共振频率的频率下工作（离谱震荡），从而可以高分辨率地成像各种样品类型，包括生物样品、软聚合物和硬材料。这些模式提供了垂直力的精确稳定控制以及降低的横向力。同时，它们还能够对样品进行力学性质映射。然而，离谱震荡模式有一个固有的缺点：由于离谱震荡频率受限，扫描速度较慢，通常在低kHz范围内。在这里，我们分析传统的离谱震荡控制方法如何限制地形追踪质量，从而影响成像速度。传统离谱震荡中的闭环控制器将采样率限制为离谱震荡速率并引入了较大的闭环延迟。我们提出了一种替代的离谱震荡控制方法，其中闭环控制器在定义的时间窗口内对尖端-样品相互作用的垂直力变化进行采样和跟踪。通过这种方法，我们利用最大力附近的多个样本用于反馈回路，而不仅仅是在最大力瞬时的一个样本。这种方法可以在给定的离谱震荡速率下改善地形追踪，从而实现更高的扫描速率同时改进力学性质映射。关键词：原子力显微镜 (AFM)；离谱震荡 (ORT)；脉冲力模式；反馈控制。
作者：Mustafa Kang"ul, Navid Asmari, Santiago H. Andany, Marcos Penedo, and Georg E. Fantner
论文ID：2306.16013
分类：Instrumentation and Detectors
分类简称：physics.ins-det
提交时间：2023-06-29