Quelltext der Seite Cantilever (Mikroskop)

Als '''Cantilever''' wird die Messnadel von [[Rasterkraftmikroskop]]en (AFM) bezeichnet. Diese besteht typischerweise aus einer ca. 3,4&nbsp;mm langen und 1,6&nbsp;mm breiten Substratfläche, an der sich eine durch [[Ätzen|Ätztechnik]] hergestellte Biegefeder von 100 bis 300&nbsp;[[Meter#Mikrometer|µm]] Länge, 20 bis 80&nbsp;µm Breite und 1 bis 3&nbsp;µm Dicke befindet. Die große Fläche dient dabei zum Einspannen in den AFM-Messkopf sowie als Reflexionsfläche, um beispielsweise das Licht eines Laser zu reflektieren, um Bewegungsänderungen detektieren zu können. Hierzu wird üblicherweise eine Metallschicht auf die Fläche als Reflexionsschicht aufgedampft (Bimetall). Als Ausgangsmaterial zur Herstellung werden üblicherweise [[Silizium]]-[[Wafer]] verwendet, wie sie aus der Halbleiterindustrie bekannt sind. Neben Silizium dient auch das sehr harte [[Siliziumnitrid]] (Si<sub>3</sub>N<sub>4</sub>) als Material für Cantilever.

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|- style="vertical-align:top"
| [[Datei:AFM (used) cantilever in Scanning Electron Microscope, magnification 1000x.GIF|mini|none|Benutzte Cantilever-Messnadel in 1.000-facher Vergrößerung]]
| [[Datei:AFM (used) cantilever in Scanning Electron Microscope, magnification 3000x.GIF|mini|none|3.000-fache Vergrößerung]]
| [[Datei:AFM (used) cantilever in Scanning Electron Microscope, magnification 50000x.GIF|mini|none|50.000-fache Vergrößerung]]
|}

Die eigentliche Messnadel hat an ihrem vordersten Ende den so genannten Tip&nbsp;–&nbsp;eine Spitze, die idealerweise auf eine Breite von nur wenigen Atomen zuläuft. Die Spitzenradien betragen bei gewöhnlichen Spitzen 10&nbsp;nm bis 15&nbsp;nm, bei besonders scharfen Spitzen 5&nbsp;[[Nanometer|nm]] und weniger. Cantilever werden&nbsp;–&nbsp;bedingt durch ihre Geometrie&nbsp;–&nbsp;mit einer [[Resonanzfrequenz]] von wenigen [[Hertz (Einheit)|Kilohertz (kHz)]] bis hin zu 300&nbsp;kHz und [[Federkonstante]]n zwischen 0,01&nbsp;[[Newton (Einheit)|N]]/m und mehreren hundert&nbsp;N/m hergestellt.

Für einzelne Messmodi, die unter dem Begriff [[Rasterkraftmikroskop]] genauer beschrieben sind, kann es z.&nbsp;B. nötig sein, dass der Cantilever elektrisch leitend ist. Zu diesem Zweck werden mit [[Platin]] oder [[Gold]] [[Sputtern|besputterte]] oder [[Bedampfen|bedampfte]] Messnadeln angeboten. Weiterhin gibt es auch AFM-Tips mit magnetisierbaren Oberflächen, auf die [[Ferromagnetismus|ferromagnetische]] Substanzen aufgebracht sind. Die dabei verwendeten Schichten sind nur wenige 10&nbsp;[[Nanometer|nm]] dick, um nicht den Spitzenradius und damit letztlich die Auflösung des Geräts zu verschlechtern. Teilweise wird auch die Rückseite mit [[Aluminium]] oder Gold bedampft, damit sie den [[Laser]]strahl besser reflektiert, mit dem ihre Auslenkung vom AFM detektiert wird.

Alternativ zur einfachen Balkenform gibt es auch noch Cantilever, die dreiecksförmig von einem breiten Teil am Substrat nach vorne hin spitz zulaufen. Diese haben eine höhere [[Flächenträgheitsmoment|Steifigkeit]] gegen [[Torsion (Mechanik)|Torsionskräfte]], die bedingt durch die waagerechte Scanbewegung des AFMs auftreten und meist als Störung empfunden werden.

== Literatur ==
* John E. Sader, Ian Larson, Paul Mulvaney, Lee R. White: ''Method for the calibration of atomic force microscope cantilevers.'' In: ''Review of Scientific Instruments.'' 66, 1995, S.&nbsp;3789, {{DOI|10.1063/1.1145439}}.
* John E. Sader, James W. M. Chon, Paul Mulvaney: ''Calibration of rectangular atomic force microscope cantilevers.'' In: ''Review of Scientific Instruments.'' 70, 1999, S.&nbsp;3967, {{DOI|10.1063/1.1150021}}.

[[Kategorie:Mikroskop-Komponente]]
[[Kategorie:Rastersondenmikroskopie]]