Mission nationale de sauvegarde du patrimoine scientifique et technique contemporain

Description

Cette tête optique AFM fabriquée par TopoMétrix est contenue
dans un coffret carré en bois foncé de 21x21x21 cm. La tête optique est
protégée par de la mousse bleue. Elle se présente sous la forme d'une pièce en
métal lourde composée d'un socle arrondi surmonté d'un cylindre d'environ 5 cm
de diamètre troué par 4 trous profonds et 4 autres plus en superficiel. Des
composants sont soudés sur la tête et reliés entre eux par de petits fils
électriques de différentes couleurs. Une prise connectique se trouve sur la
base de la tête. Un cylindre en plastique noir vient se placer également sur le
socle.
Cette tête optique AFM fait partie à l’origine d’un Microscope
électronique à Force Atomique. Le microscope à force atomique sert à produire
une imagerie avec une résolution de l’ordre du nanomètre d’un objet. Pour
produire une imagerie AFM d’un objet il est nécessaire que la pointe (ici
absente) qui se situe à l’extrémité d’un cantilever fléchissant soit située à
une distance de l’objet telle que ce dernier conserve un fléchissement constant. On mesure le courant résultant du passage
d’électrons entre la pointe et la surface étudiée par l’effet tunnel. Rappelons
que l’effet tunnel du à une pointe alimentée électriquement consiste en l’arrachement
des électrons contenus sur la surface d’un objet. En mesurant ce courant
électrique obtenu, on peut tracer la position des atomes et ainsi reconstituer
leur position exacte dans l’espace, obtenant avec une imagerie par ordinateur
une cartographie de la surface de l’objet observé.
Pour être très précis tous les déplacements de la pointe
sont réalisés avec des moteurs à effet
piézoélectrique. L’effet piézoélectrique consiste en la variation d’épaisseur
d’un morceau de céramique pourvu
d’électrodes sous l’action d’un champ électrique. En contrôlant la tension
appliquée sur des éléments piézoélectriques judicieusement placés on peut faire
un balayage de la pointe au dessus de l’objet et ajuster la distance à la
surface. La surface étant balayée avec une force constante, cela produit une
image au plus près de la réalité
Un champ électrique est appliqué par effet piézoélectrique,
en excitant un morceau de céramique pourvu d’électrodes ; la pièce de
céramique se dilate, ce qui permet le déplacement de la pointe et de la régler
à la bonne hauteur. Ce moteur permet de déplacer la pointe tout en variant la
tension, balayant la surface avec une force constante, reconstituant la
cartographie de la surface de l’objet. On peut contrôler ainsi plus finement le
résultat de l’opération, qui est répétable
et plus précis que des systèmes mécaniques.

Utilisation

Cette tête afm, fabriquée par Topométrix, était utilisée dans le cadre de la recherche
à l’Université de Dijon pour dresser une imagerie par ordinateur d’un objet à échelle
nanométrique.