接觸模式(Contact Mode):優(yōu)點:掃描速度快,是能夠獲得“原子分辨率”圖像的AFM垂直方向上有明顯變化的質硬樣品,有時更適于用Contact Mode掃描成像。缺點:橫向力影響圖像質量。在空氣中,因為樣品表面吸附液層的毛細作用,使針尖與樣品之間的粘著力很大。橫向力與粘著力的合力導致圖像空間分辨率降低,而且針尖刮擦樣品會損壞軟質樣品(如生物樣品,聚合體等)。非接觸模式:優(yōu)點:沒有力作用于樣品表面。缺點:由于針尖與樣品分離,橫向分辨率低;為了避免接觸吸附層而導致針尖膠粘,其掃描速度低于Tapping Mode和Contact Mode AFM。通常用于非常怕水的樣品,吸附液層必須薄,如果太厚,針尖會陷入液層,引起反饋不穩(wěn),刮擦樣品。由于上述缺點,non-contact Mode的使用受到限制。輕敲模式:優(yōu)點:很好的消除了橫向力的影響。降低了由吸附液層引起的力,圖像分辨率高,適于觀測軟、易碎、或膠粘性樣品,不會損傷其表面。缺點:比Contact Mode AFM 的掃描速度慢。在原子力顯微鏡的系統(tǒng)中,可分成三個部分:力檢測部分、位置檢測部分、反饋系統(tǒng)。廣東原子力顯微鏡測試
原子力顯微鏡(AtomicForceMicroscope,簡稱AFM)利用微懸臂感受和放大懸臂上尖細探針與受測樣品原子之間的作用力,從而達到檢測的目的,具有原子級的分辨率;由于原子力顯微鏡既可以觀察導體,也可以觀察非導體,從而彌補了掃描隧道顯微鏡的不足。原子力顯微鏡是由IBM公司蘇黎世研究中心的格爾德·賓寧于一九八五年所發(fā)明的,其目的是為了使非導體也可以采用類似掃描探針顯微鏡(SPM)的觀測方法。原子力顯微鏡(AFM)與掃描隧道顯微鏡(STM)差別在于并非利用電子隧穿效應,而是檢測原子之間的接觸,原子鍵合,范德瓦耳斯力或卡西米爾效應等來呈現(xiàn)樣品的表面特性、;漳州原子力顯微鏡測試系統(tǒng)由探針得到探針-樣品相互作用的強度,來改變加在樣品掃描器垂直方向的電壓;
SFM除了形貌測量之外,還能測量力對探針-樣品間距離的關系曲線Zt(Zs)。它幾乎包含了所有關于樣品和針尖間相互作用的必要信息。當微懸臂固定端被垂直接近,然后離開樣品表面時,微懸臂和樣品間產生了相對移動。而在這個過程中微懸臂自由端的探針也在接近、甚至壓入樣品表面,然后脫離,此時原子力顯微鏡(AFM)測量并記錄了探針所感受的力,從而得到力曲線。Zs是樣品的移動,Zt是微懸臂的移動。這兩個移動近似于垂直于樣品表面。用懸臂彈性系數(shù)c乘以Zt,可以得到力F=c·Zt。如果忽略樣品和針尖彈性變形,可以通過s=Zt-Zs給出針尖和樣品間相互作用距離s。這樣能從Zt(Zs)曲線決定出力-距離關系F(s)。這個技術可以用來測量探針尖和樣品表面間的排斥力或長程吸引力,揭示定域的化學和機械性質,像粘附力和彈力,甚至吸附分子層的厚度。如果將探針用特定分子或基團修飾,利用力曲線分析技術就能夠給出特異結合分子間的力或鍵的強度,其中也包括特定分子間的膠體力以及疏水力、長程引力等。
原子力顯微鏡(AtomicForceMicroscope,簡稱AFM)是一種用于研究表面形貌和表面特性的高分辨率掃描探針顯微鏡。它利用微懸臂上的針尖與樣品表面之間的相互作用力來獲取表面形貌和表面特性信息。AFM可以測試各種材料表面的形貌、粗糙度、彈性、硬度、化學反應等特性,廣泛應用于納米科學研究領域。AFM測試的內容主要包括以下幾個方面:1.表面形貌:AFM可以獲取表面形貌的高分辨率圖像,包括表面起伏、溝壑、顆粒大小等特征。這對于研究表面微觀結構、表面處理效果以及材料性能等方面具有重要意義。2.表面粗糙度:AFM可以測量表面粗糙度,即表面微小起伏和波紋的幅度和頻率。這對于研究表面加工質量、材料表面處理效果以及摩擦學等領域具有重要意義。3.彈性:AFM可以測量樣品的彈性,包括彈性模量和泊松比等參數(shù)。這對于研究材料力學性能、材料內部結構以及納米尺度下的力學行為等方面具有重要意義。4.硬度:AFM可以測量樣品的硬度,即針尖在樣品表面劃過時所受到的阻力。這對于研究材料硬度分布、材料內部結構以及納米尺度下的力學行為等方面具有重要意義。5.化學反應:AFM可以觀察表面化學反應的動態(tài)過程,包括化學反應前后表面形貌的變化、化學反應產物的生成等; 以供SPM控制器作信號處理;
在原子力顯微鏡(AFM)的系統(tǒng)中,將信號經由激光檢測器取入之后,在反饋系統(tǒng)中會將此信號當作反饋信號,作為內部的調整信號,并驅使通常由壓電陶瓷管制作的掃描器做適當?shù)囊苿?,以保持樣品與針尖保持一定的作用力??偨YAFM系統(tǒng)使用壓電陶瓷管制作的掃描器精確控制微小的掃描移動。壓電陶瓷是一種性能奇特的材料,當在壓電陶瓷對稱的兩個端面加上電壓時,壓電陶瓷會按特定的方向伸長或縮短。而伸長或縮短的尺寸與所加的電壓的大小成線性關系。即可以通過改變電壓來控制壓電陶瓷的微小伸縮。通常把三個分別X,Y,Z方向的壓電陶瓷塊組成三角架的形狀,通過控制X,Y方向伸縮達到驅動探針在樣品表面掃描的目的;通過控制Z方向壓電陶瓷的伸縮達到控制探針與樣品之間距離的目的。原子力顯微鏡(AFM)便是結合以上三個部分來將樣品的表面特性呈現(xiàn)出來的:在原子力顯微鏡(AFM)的系統(tǒng)中,使用微小懸臂(cantilever)來感測針尖與樣品之間的相互作用,這作用力會使微懸臂擺動,再利用激光將光照射在懸臂的末端,當擺動形成時,會使反射光的位置改變而造成偏移量,此時激光檢測器會記錄此偏移量,也會把此時的信號給反饋系統(tǒng),以利于系統(tǒng)做適當?shù)恼{整。 在樣品掃描時,由于樣品表面的原子與微懸臂探針的原子間的相互作用力;廣東原子力顯微鏡測試
距離太大不能獲得樣品表面的信息,距離太小會損傷探針和被測樣品,反饋回路的作用就是在工作過程中;廣東原子力顯微鏡測試
原子力顯微鏡(AtomicForceMicroscope,AFM),一種可用來研究包括絕緣體在內的固體材料表面結構的分析儀器。它通過檢測待測樣品表面和一個微型力敏感元件之間的極微弱的原子間相互作用力來研究物質的表面結構及性質。將一對微弱力極端敏感的微懸臂一端固定,另一端的微小針尖接近樣品,這時它將與其相互作用,作用力將使得微懸臂發(fā)生形變或運動狀態(tài)發(fā)生變化。掃描樣品時,利用傳感器檢測這些變化,就可獲得作用力分布信息,從而以納米級分辨率獲得表面形貌結構信息及表面粗糙度信息;廣東原子力顯微鏡測試