在原子力顯微鏡(AFM)的系統(tǒng)中,將信號(hào)經(jīng)由激光檢測(cè)器取入之后,在反饋系統(tǒng)中會(huì)將此信號(hào)當(dāng)作反饋信號(hào),作為內(nèi)部的調(diào)整信號(hào),并驅(qū)使通常由壓電陶瓷管制作的掃描器做適當(dāng)?shù)囊苿?dòng),以保持樣品與針尖保持一定的作用力。總結(jié)AFM系統(tǒng)使用壓電陶瓷管制作的掃描器精確控制微小的掃描移動(dòng)。壓電陶瓷是一種性能奇特的材料,當(dāng)在壓電陶瓷對(duì)稱的兩個(gè)端面加上電壓時(shí),壓電陶瓷會(huì)按特定的方向伸長(zhǎng)或縮短。而伸長(zhǎng)或縮短的尺寸與所加的電壓的大小成線性關(guān)系。即可以通過(guò)改變電壓來(lái)控制壓電陶瓷的微小伸縮。通常把三個(gè)分別X,Y,Z方向的壓電陶瓷塊組成三角架的形狀,通過(guò)控制X,Y方向伸縮達(dá)到驅(qū)動(dòng)探針在樣品表面掃描的目的;通過(guò)控制Z方向壓電陶瓷的伸縮達(dá)到控制探針與樣品之間距離的目的。原子力顯微鏡(AFM)便是結(jié)合以上三個(gè)部分來(lái)將樣品的表面特性呈現(xiàn)出來(lái)的:在原子力顯微鏡(AFM)的系統(tǒng)中,使用微小懸臂(cantilever)來(lái)感測(cè)針尖與樣品之間的相互作用,這作用力會(huì)使微懸臂擺動(dòng),再利用激光將光照射在懸臂的末端,當(dāng)擺動(dòng)形成時(shí),會(huì)使反射光的位置改變而造成偏移量,此時(shí)激光檢測(cè)器會(huì)記錄此偏移量,也會(huì)把此時(shí)的信號(hào)給反饋系統(tǒng),以利于系統(tǒng)做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 從而使樣品伸縮,調(diào)節(jié)探針和被測(cè)樣品間的距離,反過(guò)來(lái)控制探針-樣品相互作用的強(qiáng)度,實(shí)現(xiàn)反饋控制。石家莊原子力顯微鏡測(cè)試廠家
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(lái)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(lái)理解,接觸模式是AFM直接的成像模式。AFM在整個(gè)掃描成像過(guò)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(shí),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(duì)樣品表面進(jìn)行成像。非接觸模式非接觸模式探測(cè)試樣表面時(shí)懸臂在距離試樣表面上方5~10nm的距離處振蕩。這時(shí),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(huì)被破壞,而且針尖也不會(huì)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(shí)現(xiàn)這種模式十分困難。因?yàn)闃悠繁砻娌豢杀苊獾貢?huì)積聚薄薄的一層水,它會(huì)在樣品與針尖之間搭起一小小的毛細(xì)橋,將針尖與表面吸在一起,從而增加對(duì)表面的壓力。銅陵原子力顯微鏡測(cè)試廠家原子力顯微鏡是由IBM公司蘇黎世研究中心的格爾德·賓寧于一九八五年所發(fā)明的;
原子力顯微鏡(AtomicForceMicroscope,AFM),一種可用來(lái)研究包括絕緣體在內(nèi)的固體材料表面結(jié)構(gòu)的分析儀器。它通過(guò)檢測(cè)待測(cè)樣品表面和一個(gè)微型力敏感元件之間的極微弱的原子間相互作用力來(lái)研究物質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。將一對(duì)微弱力極端敏感的微懸臂一端固定,另一端的微小針尖接近樣品,這時(shí)它將與其相互作用,作用力將使得微懸臂發(fā)生形變或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。掃描樣品時(shí),利用傳感器檢測(cè)這些變化,就可獲得作用力分布信息,從而以納米級(jí)分辨率獲得表面形貌結(jié)構(gòu)信息及表面粗糙度信息;
橫向力顯微鏡(LFM)是在原子力顯微鏡(AFM)表面形貌成像基礎(chǔ)上發(fā)展的新技術(shù)之一。工作原理與接觸模式的原子力顯微鏡相似。當(dāng)微懸臂在樣品上方掃描時(shí),由于針尖與樣品表面的相互作用,導(dǎo)致懸臂擺動(dòng),其擺動(dòng)的方向大致有兩個(gè):垂直與水平方向。一般來(lái)說(shuō),激光位置探測(cè)器所探測(cè)到的垂直方向的變化,反映的是樣品表面的形態(tài),而在水平方向上所探測(cè)到的信號(hào)的變化,由于物質(zhì)表面材料特性的不同,其摩擦系數(shù)也不同,所以在掃描的過(guò)程中,導(dǎo)致微懸臂左右扭曲的程度也不同,檢測(cè)器根據(jù)激光束在四個(gè)象限中,(A+C)-(B+D)這個(gè)強(qiáng)度差值來(lái)檢測(cè)微懸臂的扭轉(zhuǎn)彎曲程度。而微懸臂的扭轉(zhuǎn)彎曲程度隨表面摩擦特性變化而增減(增加摩擦力導(dǎo)致更大的扭轉(zhuǎn))。激光檢測(cè)器的四個(gè)象限可以實(shí)時(shí)分別測(cè)量并記錄形貌和橫向力數(shù)據(jù)。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(lái)分類的。
AFM可以用來(lái)對(duì)細(xì)胞進(jìn)行形態(tài)學(xué)觀察,并進(jìn)行圖像的分析。通過(guò)觀察細(xì)胞表面形態(tài)和三維結(jié)構(gòu),可以獲得細(xì)胞的表面積、厚度、寬度和體積等的量化參數(shù)等;例如,利用AFM可以對(duì)后的細(xì)胞表面形態(tài)的改變、造骨細(xì)胞在加入底物(鈷鉻、鈦、鈦釩等)后細(xì)胞形態(tài)和細(xì)胞彈性的變化、GTP對(duì)胰腺外分泌細(xì)胞囊泡高度的影響進(jìn)行研究。利用AFM還可以對(duì)自由基損傷的紅細(xì)胞膜表面精細(xì)結(jié)構(gòu)的研究,直接觀察到自由基損傷,以及加女貞子保護(hù)作用后,對(duì)紅細(xì)胞膜分子形態(tài)學(xué)的影響;利用光學(xué)檢測(cè)法或隧道電流檢測(cè)法,可測(cè)得微懸臂對(duì)應(yīng)于掃描各點(diǎn)的位置變化;麗水原子力顯微鏡測(cè)試廠家
由于原子力顯微鏡既可以觀察導(dǎo)體,也可以觀察非導(dǎo)體,從而彌補(bǔ)了掃描隧道顯微鏡的不足。石家莊原子力顯微鏡測(cè)試廠家
原子力顯微鏡(AtomicForceMicroscope,簡(jiǎn)稱AFM)利用微懸臂感受和放大懸臂上尖細(xì)探針與受測(cè)樣品原子之間的作用力,從而達(dá)到檢測(cè)的目的,具有原子級(jí)的分辨率;由于原子力顯微鏡既可以觀察導(dǎo)體,也可以觀察非導(dǎo)體,從而彌補(bǔ)了掃描隧道顯微鏡的不足。原子力顯微鏡是由IBM公司蘇黎世研究中心的格爾德·賓寧于一九八五年所發(fā)明的,其目的是為了使非導(dǎo)體也可以采用類似掃描探針顯微鏡(SPM)的觀測(cè)方法。原子力顯微鏡(AFM)與掃描隧道顯微鏡(STM)差別在于并非利用電子隧穿效應(yīng),而是檢測(cè)原子之間的接觸,原子鍵合,范德瓦耳斯力或卡西米爾效應(yīng)等來(lái)呈現(xiàn)樣品的表面特性、;石家莊原子力顯微鏡測(cè)試廠家