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生产厂家带你了解原子力显微镜的三种基本成像模式

发布时间:2021-04-06浏览:116次

   原子力显微镜是一种可以用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器。生产厂家将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定,另一端有一微小针尖,使之与样品表面轻轻接触。由于针尖原子与样品表面原子间存在极微弱的排斥力,会使悬臂发生微小的偏转。通过检测出偏转量并作用反馈控制其排斥力的恒定,就可以获得微悬臂对应于各点的位置变化,从而获得样品表面形貌的图像。

  成像模式
  原子力显微镜生产厂家有三种基本成像模式,它们分别是接触式、非接触式、轻敲式。
  1、接触式
  接触式AFM是一个排斥性的模式,探针和样品做柔软性的“实际接触”,当针尖轻轻扫过样品表面时,接触的力量引起悬臂弯曲,进而得到样品的表面图形。由于是接触式扫描,在接触样品时可能会是样品表面弯曲。经过多次扫描后,针尖或者样品有钝化现象。
  特点:通常情况下,接触模式都可以产生稳定的、分辨率高的图像。但由于针尖在样品表面上滑动及样品表面与针尖的粘附力,可能使得针尖受到损害,样品产生变形,故对不易变形的低弹性样品存在缺点,不适用于研究生物大分子、低弹性模量样品以及容易移动和变形的样品。
  2、非接触式
  在非接触模式中,针尖在样品表面的上方振动,始终不与样品接触,探测器检测的是范德华作用力和静电力等对成像样品没有破坏的长程作用力。需要使用较坚硬的悬臂(防止与样品接触)。所得到的信号更小,需要更灵敏的装置,这种模式虽然增加了原子力显微镜生产厂家的灵敏度,但当针尖和样品之间的距离较长时,分辨率要比接触模式和轻敲模式都低。
  特点:由于为非接触状态,对于研究柔软或有弹性的样品较佳,而且针尖或者样品表面不会有钝化效应,不过会有误判现象。这种模式的操作相对较难,通常不适用于在液体中成像,在生物中的应用也很少。
  3、轻敲式
  微悬臂在其共振频率附近做受迫振动,振荡的针尖轻轻的敲击表面,间断地和样品接触。当针尖与样品不接触时,微悬臂以最大振幅自由振荡。当针尖与样品表面接触时,尽管压电陶瓷片以同样的能量激发微悬臂振荡,但是空间阻碍作用使得微悬臂的振幅减小。反馈系统控制微悬臂的振幅恒定,针尖就跟随表面的起伏上下移动获得形貌信息。
  特点:对样品的损害很小,适用于柔软、易脆和粘附性较强的样品,且不对它们产生破坏。这种模式在高分子聚合物的结构研究和生物大分子的结构研究中应用广泛。其缺点是扫描速度比接触模式要慢。

 

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