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基本原则的原子力显微镜 在原子力显微镜基本上是一个微型悬臂式(一小束停泊在一端,而另一项目进入太空像跳水板) ,以纤巧,指出探针(同一个极为精细陶瓷或半导体尖端这是衡量规模的纳米)底下的一端,就像笔就测谎,甚至是地震。 不同的笔在纸上打印或其他媒介,一个原子力显微镜有几项改进,使原子级测量的吸引力或令人厌恶的部队之间的“笔”尖和样品的表面。 作为小费是吸引或排斥的样品的表面,是悬臂偏转。 的严重性挠度测量激光反映在斜角月底的调查。 绘图激光挠度对冰山上的立场样品表面创造了“地图”的丘陵和山谷的表面。 这提供了一个高分辨率图像的样品的表面。 在原子力显微镜有两种扫描模式。 在接触模式下,原子力显微镜的探针接触样品的表面。 作为文书拖累冰山的表面,检测设备的措施悬臂的垂直挠度和说明了当地的样品高度-实际上,衡量'排斥'势力之间的尖端和样品。 在非接触模式下,原子力显微镜的探针没有触及表面的样本,它的措施有吸引力的部队之间的冰山,表面画地形图的表面。 利弊原子力显微镜 一个原子力显微镜具有优势了扫描电子显微镜( SEM ) 。 其中之一是,一个原子力显微镜可以功能的空气或液体的环境不同,电子显微镜,要求所有探头进行在真空中进行。 鉴于此,研究人员已经开始测试原子力显微镜的适宜用于研究活生物体在纳米尺度(例如,扫描和研究生物大分子如DNA等) 。 另一方面,一个原子力显微镜可以绘制三维图像 的扫描电镜只能提供二维图像或投影的抽样调查。 另一方面,一个主要的缺点是原子力显微镜是该地区它可以扫描和图像分辨率,它可以产生。 电子显微镜可以扫描面积测量毫米 一个原子力显微镜的扫描涵盖微米(纳米,事实上) 。 从这个角度看,可以很容易地看到,电子显微镜可以扫描的区域面积更广,速度超过了原子力显微镜。 原子力显微镜是相当新的,仍然有一些错误,但它是目前使用广泛的研究在电子,化学和生物领域包括深奥的学科磨损和粘附,清洗和腐蚀,以及作为东道主的其他应用软件。
原子力显微镜 原子力显微镜 atomic force microscope 一种可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。它通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。将一对微弱力极端敏感的微悬臂一端固定,另一端的微小针尖接近样品,这时它将与其相互作用,作用力将使得微悬臂发生形变或运动状态发生变化。扫描样品时,利用传感器检测这些变化,就可获得作用力分布信息,从而以纳米级分辨率获得表面结构信息。它主要由带针尖的微悬臂 、微悬臂运动检测装置、监控其运动的反馈回路、使样品进行扫描的压电陶瓷扫描器件、计算机控制的图像采集、显示及处理系统组成。微悬臂运动可用如隧道电流检测等电学方法或光束偏转法、干涉法等光学方法检测,当针尖与样品充分接近相互之间存在短程相互斥力时,检测该斥力可获得表面原子级分辨图像,一般情况下分辨率也在纳米级水平。AFM测量对样品无特殊要求,可测量固体表面、吸附体系等。 原子力显微镜:是一种利用原子,分子间的相互作用力来观察物体表面微观形貌的新型实验技术.它有一根纳米级的探针,被固定在可灵敏操控的微米级弹性悬臂上.当探针很靠近样品时,其顶端的原子与样品表面原子间的作用力会使悬臂弯曲,偏离原来的位置.根据扫描样品时探针的偏离量或振动频率重建三维图像.就能间接获得样品表面的形貌或原子成分. 优点与缺点 相对于扫描电子显微镜,原子力显微镜具有许多优点。不同于电子显微镜只能提供二维图像,AFM提供真正的三维表面图。同时,AFM不需要对样品的任何特殊处理,如镀铜或碳,这种处理对样品会造成不可逆转的伤害。第三,电子显微镜需要运行在高真空条件下,原子力显微镜在常压下甚至在液体环境下都可以良好工作。这样可以用来研究生物宏观分子,甚至活的生物组织。 和扫描电子显微镜(SEM)相比,AFM的缺点在于成像范围太小,速度慢,受探头的影响太大。[~116643~][~116644~][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/01/201701191651_624039_1602049_3.jpg[/img]
原子力显微镜(atomic force microscope,简称AFM)利用微悬臂感受和放大悬臂上尖细探针与受测样品原子之间的作用力,从而达到检测的目的,具有原子级的分辨率。由于原子力显微镜既可以观察导体,也可以观察非导体,从而弥补了扫描隧道显微镜的不足。原子力显微镜是由IBM公司苏黎世研究中心的格尔德?宾宁与斯坦福大学的Calvin 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类似扫描探针显微镜(SPM)的观测方法。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穿隧效应,而是检测原子之间的接触,原子键合,范德瓦耳斯力或喀希米尔效应等来呈现样品的表面特性。1. 工作原理原子力显微镜的原理示意图: Detector and Feedback Electronics 侦检器及回馈电路; Photodiode 感光二极管; Laser 激光器; Sample Surface 样品表面; Cantilever & Tip 微悬臂及探针; PZT Scanner 压电扫描器 AFM的关键组成部分是一个头上带有一个用来扫描样品表面的尖细探针的微观悬臂。这种悬臂大小在数十至数百微米,通常由硅或者氮化硅构成,其上载有探针,探针之尖端的曲率半径则在纳米量级。当探针被放置到样品表面附近的地方时,悬臂会因为受到探针头和表面的引力而遵从胡克定律弯曲偏移。在不同的情况下,这种被AFM测量到的力可能是机械接触力、范德华力、毛吸力、化学键、静电力、磁力(见磁力显微镜)喀希米尔效应力、溶剂力等等。通常,偏移会由射在微悬臂上的激光束反射至光敏二极管阵列而测量到,较薄之悬臂表面常镀上反光材质( 如铝)以增强其反射。其他方法还包括光学干涉法、电容法和压电效应法。这些探头通常由采用压电效应的变形测量器而制得。通过惠斯登电桥,探头的形变何以被测得,不过这种方法没有激光反射法或干涉法灵敏。 当在恒定高度扫描时,探头很有可能撞到表面的造成损伤。所以通常会通过反馈系统来维持探头与样品片表面的高度恒定。传统上,样品被放在压电管上并可以在z方向上移动以保持与探头之间的恒定距离,在x、y方向上移动来实现扫描。或者采用一种“三脚架”技术,在三个方向上实现扫描。扫描的结果S(x,y)就是样品的表面图。AFM可以在不同模式下运行。这些模式可以被分为接触模式(Contact Mode)、非接触(Non-Contact Mode)、轻敲模式(Tapping Mode)、侧向力(Lateral Force Mode)模式。2. 优点与缺点 相对于扫描电子显微镜,原子力显微镜具有许多优点。不同于电子显微镜只能提供二维图像,AFM提供真正的三维表面图。同时,AFM不需要对样品的任何特殊处理,如镀铜或碳,这种处理对样品会造成不可逆转的伤害。第三,电子显微镜需要运行在高真空条件下,原子力显微镜在常压下甚至在液体环境下都可以良好工作。这样可以用来研究生物宏观分子,甚至活的生物组织。和扫描电子显微镜(SEM)相比,AFM的缺点在于成像范围太小,速度慢,受探头的影响太大。[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2008/12/200812311440_127077_1664664_3.jpg[/img]