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原子力顯微鏡的三類模式您弄懂了嗎?

點擊次數:79 發布時間:2020-08-06
   原子力顯微鏡可檢測很多樣品,提供表麵研究和生產控製或流程發展的數據,這些都是常規掃描型表麵粗糙度儀及電子顯微鏡所不能提供的。原子力顯微鏡利用檢測樣品表麵與細微的探針尖端之間的相互作用力(原子力)測出表麵的形貌。
  三類模式簡析:
  1.接觸模式
  從概念上來理解,接觸模式是AFM最直接的成像模式。正如名字所描述的那樣,AFM在整個掃描成像過程之中,探針針尖始終與樣品表麵保持親密的接觸,而相互作用力是排斥力。掃描時,懸臂施加在針尖上的力有可能破壞試樣的表麵結構,因此力的大小範圍在10-10~10-6 N。若樣品表麵柔嫩而不能承受這樣的力,便不宜選用接觸模式對樣品表麵進行成像。
  2.非接觸模式
  非接觸模式探測試樣表麵時懸臂在距離試樣表麵上方5-10 nm的距離處振蕩。這時,樣品與針尖之間的相互作用由範德華力控製,通常為10-12 N,樣品不會被破壞,而且針尖也不會被汙染,特別適合於研究柔嫩物體的表麵。這種操作模式的不利之處在於要在室溫大氣環境下實現這種模式十分困難。因為樣品表麵不可避免地會積聚薄薄的一層水,它會在樣品與針尖之間搭起一小小的毛細橋,將針尖與表麵吸在一起,從而增加尖端對表麵的壓力。
  3.敲擊模式
  敲擊模式介於接觸模式和非接觸模式之間,是一個雜化的概念。懸臂在試樣表麵上方以其共振頻率振蕩,針尖僅僅是周期性地短暫地接觸/敲擊樣品表麵。這就意味著針尖接觸樣品時所產生的側向力被明顯地減小了。因此當檢測柔嫩的樣品時,AFM的敲擊模式是理想的選擇之一。一旦AFM開始對樣品進行成像掃描,裝置隨即將有關數據輸入係統,如表麵粗糙度、平均高度、峰穀峰頂之間的最大距離等,用於物體表麵分析。同時AFM還可以完成力的測量工作,測量懸臂的彎曲程度來確定針尖與樣品之間的作用力大小。
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