Integration of a new position sensor based on four quadrant fiber optic bundle to measure the cantilever deflections in atomic force microscopy head

Cet article presente l’implementation d’une tete pour microscope a Force Atomique integrant un capteur original en remplacement a une photodiode quatre quadrants dans la methode du levier optique. Ce capteur est compose d’un bundle de fibres a quatre quadrants permettant de mesurer la deflexion du levier tout en s’affranchissant des sources de chaleurs liees a l’electronique de conditionnement de la methode de mesure. Le bundle est constitue de 40 000 microfibres avec un arrangement customise permettant d’obtenir une surface a quatre quadrants identiques en entree. Avant le developpement du premier prototype, le bundle de fibres a ete modelise et evalue experimentalement par comparaison a une photodiode quatre quadrants [1]. A partir des donnees de modelisation et des donnees experimentales, la reponse des deux capteurs est similaire. Comme le capteur a ete developpe pour son utilisation en AFM, il a ete integre dans une tete AFM et a ete teste en conditions reelles d’utilisations dans le but de generer les premieres images AFM. Des courbes d’approches en mode tapping et contact ont egalement ete obtenues afin d’evaluer la linearite et la sensibilite du bundle de fibres aux deflexions du levier.Fiber optic, Fiber optic bundle, atomic force microscopy, optical beam deflection method, displacement sensor, tapping mode, contact mode.