原子力顯微鏡的三類模式您弄懂了嗎?
點擊次數:1364 更新時間:2020-08-10
原子力顯微鏡可檢測很多樣品,提供表面研究和生產控制或流程發(fā)展的數據,這些都是常規(guī)掃描型表面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面與細微的探針之間的相互作用力(原子力)測出表面的形貌。
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面保持親密的接觸,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面結構,因此力的大小范圍在10-10~10-6 N。若樣品表面柔嫩而不能承受這樣的力,便不宜選用接觸模式對樣品表面進行成像。
2.非接觸模式
非接觸模式探測試樣表面時懸臂在距離試樣表面上方5-10 nm的距離處振蕩。這時,樣品與針尖之間的相互作用由范德華力控制,通常為10-12 N,樣品不會被破壞,而且針尖也不會被污染,特別適合于研究柔嫩物體的表面。這種操作模式的不利之處在于要在室溫大氣環(huán)境下實現這種模式十分困難。因為樣品表面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,將針尖與表面吸在一起,從而增加對表面的壓力。
3.敲擊模式
敲擊模式介于接觸模式和非接觸模式之間,是一個雜化的概念。懸臂在試樣表面上方以其共振頻率振蕩,針尖僅僅是周期性地短暫地接觸/敲擊樣品表面。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系統(tǒng),如表面粗糙度、平均高度、峰谷峰頂之間的大距離等,用于物體表面分析。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。