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原子力显微镜技术资料主要特点 - 完全机动化的AFM,提供自动的laser-to-tip alignment以及快速启动。 - 低噪音光学记录系统。 - 真正意义上的非接触式扫描。- 高速大范围100x100x15um 扫描器 - 先进的闭环控制 - 数字模块化控制器 Measuring modes ●Contact AFM ●Semicontact AFM ●True Non-contact AFM ●LFM 原子力显微镜技术原子力显微镜技术原子力显微镜技术●Conductive AFM: ●Advanced MFM, Kelvin Probe, ●Capacitance and EFM ●Advanced nanolithography and nanomanipulation capabilities ●STM ●Tuning fork AFM ●3D scanning imaging.技术参数 ◆ Scanning range: 100um x 100um x 15um (+/-10%) ◆Scanning type: by sample ◆XY non-linearity: 0.03% ◆Z non-linearity: 0.1% ◆Noise: 0.1nm RMS in XY dimension in 200Hz bandwidth with capacitance sensors on 0.02nm RMS in XY dimension in 100Hz bandwidth with capacitancel sensors off l 0.04nm RMS Z capacitance sensor in 1000Hz bandwidth ◆Digital closed loop control: for X,Y,Z axes ◆XY resonance frequency: 7 kHz (unloaded) ◆Z resonance frequency: 15 kHz (unloaded) ◆Active elimination of XY phase lag, overshooting andl ringing results in fast scanning without any dynamic image distortion ◆Digital filtering of Z control signal at scanner resonant frequencies results in extremely short settling time ◆ Motorized sample positioning: range - 5x5mm, positioning resolution - 1um. [~117635~][~117636~]
一、原理 原子力显微镜(Atomic Force Microscopy, AFM)是由IBM 公司的Binnig与史丹佛大学的Quate 于一九八五年所发明的,其目的是为了使非导体也可以采用扫描探针显微镜(SPM)进行观测。 [img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2008/11/200811191623_119371_1601358_3.jpg[/img] 图1、原子与原子之间的交互作用力因为彼此之间的距离的不同而不同,其之间的能量表示也会不同。 原子力显微镜(AFM)与扫描隧道显微镜(STM)最大的差别在于并非利用电子隧道效应,而是利用原子之间的范德华力(Van Der Waals Force)作用来呈现样品的表面特性。假设两个原子中,一个是在悬臂(cantilever)的探针尖端,另一个是在样本的表面,它们之间的作用力会随距离的改变而变化,其作用力与距离的关系如“图1” 所示,当原子与原子很接近时,彼此电子云斥力的作用大于原子核与电子云之间的吸引力作用,所以整个合力表现为斥力的作用,反之若两原子分开有一定距离时,其电子云斥力的作用小于彼此原子核与电子云之间的吸引力作用,故整个合力表现为引力的作用。若以能量的角度来看,这种原子与原子之间的距离与彼此之间能量的大小也可从Lennard –Jones 的公式中到另一种印证。 img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2008/11/200811191628_119373_1601358_3.gif[/img] 为原子的直径 为原子之间的距离 从公式中知道,当r降低到某一程度时其能量为+E,也代表了在空间中两个原子是相当接近且能量为正值,若假设r增加到某一程度时,其能量就会为-E 同时也说明了空间中两个原子之距离相当远的且能量为负值。不管从空间上去看两个原子之间的距离与其所导致的吸引力和斥力或是从当中能量的关系来看,原子力式显微镜就是利用原子之间那奇妙的关系来把原子样子给呈现出来,让微观的世界不再神秘。 在原子力显微镜的系统中,是利用微小探针与待测物之间交互作用力,来呈现待测物的表面之物理特性。所以在原子力显微镜中也利用斥力与吸引力的方式发展出两种操作模式: (1)利用原子斥力的变化而产生表面轮廓为接触式原子力显微镜(contact AFM ),探针与试片的距离约数个?。 (2)利用原子吸引力的变化而产生表面轮廓为非接触式原子力显微镜(non-contact AFM ),探针与试片的距离约数十个? 到数百个?。 [img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2008/11/200811191628_119373_1601358_3.gif[/img]
原子力显微镜属于电子显微镜吗?原子力显微镜显示的是三维图像吗?