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原子力显微镜的工作模式
2021-02-24 13:35:34


       原子力显微镜是一种分析仪器,可用于研究固体材料(包括绝缘体)的表面结构。它通过检测被测试样品表面与微力敏感元素之间的非常弱的相互作用力来研究物质的表面结构和特性。修复一对极其敏感的微瓷砖的一端,另一端靠近样品的微尖端,它会与它相互作用,力会变形或改变微瓷砖的运动。
        一端固定一对对弱力敏感的微悬臂梁,另一端的微小尖端靠近样品,然后与样品相互作用,作用力使微悬臂梁变形或改变其运动状态。在扫描样品时,这些变化可以通过传感器检测到,并可以获得力分布的信息,从而可以获得纳米级分辨率的表面形貌和表面粗糙度信息。
       一、接触模式
       在原子力显微镜的整个扫描成像过程中,尖端始终与样品表面保持密切接触,相互作用力为排斥力。在扫描过程中,针尖悬臂施加的力可能破坏样品的表面结构,因此受力范围为10-10 ~ 10-6n。如果样品的表面是软的,不能承受这样的力,不适合使用接触模式来成像的表面的样品。
  二、非接触模式
       当以非接触方式检测样品表面时,悬臂在样品表面上方5 ~ 10纳米处振荡。这种运行模式的缺点是在室温和大气环境下很难实现这种模式。由于样品表面必然会堆积一层薄薄的水,它会在样品和针尖之间建立起一个小的毛细管桥,将针尖和表面吸引在一起,从而增加表面的压力。
 
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