二極管激光器(Laser Diode)發(fā)出的激光束經(jīng)過光學系統(tǒng)聚焦在微懸臂(Cantilever)背面,并從微懸臂背面反射到由光電二極管構(gòu)成的光斑位置檢測器(Detector)。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,微懸臂將隨樣品表面形貌而彎曲起伏,反射光束也將隨之偏移,因而,通過光電二極管檢測光斑位置的變化,就能獲得被測樣品表面形貌的信息。
在系統(tǒng)檢測成像全過程中,探針和被測樣品間的距離始終保持在納米(10e-9米)量級,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(Feedback)的作用就是在工作過程中,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,從而使樣品伸縮,調(diào)節(jié)探針和被測樣品間的距離,反過來控制探針-樣品相互作用的強度,實現(xiàn)反饋控制。因此,反饋控制是本系統(tǒng)的主要工作機制。本系統(tǒng)采用數(shù)字反饋控制回路,用戶在控制軟件的參數(shù)工具欄通過以參考電流、積分增益和比例增益幾個參數(shù)的設置來對該反饋回路的特性進行控制。 這微小懸臂有一定的規(guī)格,例如:長度、寬度、彈性系數(shù)以及針尖的形狀;莆田原子力顯微鏡測試價錢
原子力顯微鏡的工作模式是以針尖與樣品之間的作用力的形式來分類的、主要有以下3種操作模式:接觸模式(contactmode),非接觸模式(non-contactmode)和敲擊模式(tappingmode)。接觸模式從概念上來理解,接觸模式是AFM直接的成像模式。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緊密的接觸,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(jié)構(gòu),因此力的大小范圍在10-10~10-6N。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。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5~10nm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10-12N,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(xiàn)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;晉中原子力顯微鏡測試廠家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(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(nèi)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(jié)構(gòu)、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(zhì)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(nèi)部結(jié)構(gòu)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(nèi)部結(jié)構(gòu)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(chǎn)物的生成等。
對于蛋白質(zhì),AFM的出現(xiàn)極大的推動了其研究進展。AFM可以觀察一些常見的蛋白質(zhì),諸如白蛋白,血紅蛋白,胰島素及分子馬達和噬菌調(diào)理素吸附在圖同固體界面上的行為,對于了解生物相溶性,體外細胞的生長,蛋白質(zhì)的純化,膜中毒有很大幫助。例如,Dufrene 等利用AFM 考察了吸附在高分子支撐材料表面上的膠原蛋白的組裝行為。結(jié)合X-射線光電子能譜技術和輻射標記技術,他們提出了一個定性解釋其層狀結(jié)構(gòu)的幾何模型。AFM 實驗證實了膠原蛋白組裝有時連續(xù),有時不連續(xù)的性質(zhì),通過形貌圖也提供了膠原蛋白纖維狀結(jié)構(gòu)特征。Quist等利用AFM 研究了白蛋白和豬胰島素在云母基底上的吸附行為,根據(jù)AFM 圖上不同尺寸的小丘狀物質(zhì)推測,蛋白質(zhì)有時發(fā)生聚集,有時分散分布。Epand 等則利用AFM 技術研究了一類感冒病毒的紅血球凝集素,展示了一種膜溶原蛋白自組裝形成病毒折疊蛋白分子外域的實時過程。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;
原子力顯微鏡是在1986年由掃描隧道顯微鏡(ScanningTunnelingMicroscope)的發(fā)明者之一的葛賓尼(GerdBinnig)博士在美國斯坦福大學與C.FQuate和C.Gerber等人研制成功的;[1]它主要由帶針尖的微懸臂、微懸臂運動檢測裝置、監(jiān)控其運動的反饋回路、使樣品進行掃描的壓電陶瓷掃描器件、計算機控制的圖像采集、顯示及處理系統(tǒng)組成。微懸臂運動可用如隧道電流檢測等電學方法或光束偏轉(zhuǎn)法、干涉法等光學方法檢測,當針尖與樣品充分接近相互之間存在短程相互斥力時,檢測該斥力可獲得表面原子級分辨圖像,一般情況下分辨率也在納米級水平。AFM測量對樣品無特殊要求,可測量固體表面、吸附體系等;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。寧波原子力顯微鏡測試系統(tǒng)
力檢測部分在原子力顯微鏡(AFM)的系統(tǒng)中,所要檢測的力是原子與原子之間的范德華力。莆田原子力顯微鏡測試價錢
AFM液相成像技術的優(yōu)點在于消除了毛細作用力,針尖粘滯力,更重要的是可以在接近生理條件下考察DNA的單分子行為。DNA分子在緩沖溶液或水溶液中與基底結(jié)合不緊密,是液相AFM面臨的主要困難之一。硅烷化試劑,如3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和陽離子磷脂雙層修飾的云母基底固定DNA分子,再在緩沖液中利用AFM成像,可以解決這一難題。在氣相條件下陽離子參與DNA的沉積已經(jīng)發(fā)展十分成熟,適于AFM觀察。在液相條件下,APTES修飾的云母基底較常用。DNA的許多構(gòu)象諸如彎曲,超螺旋,小環(huán)結(jié)構(gòu),三鏈螺旋結(jié)構(gòu),DNA三通接點構(gòu)象,DNA復制和重組的中間體構(gòu)象,分子開關結(jié)構(gòu)和藥物分子插入到DNA鏈中的相互作用都地被AFM考察,獲得了許多新的理解;莆田原子力顯微鏡測試價錢