二極管激光器(Laser Diode)發(fā)出的激光束經過光學系統聚焦在微懸臂(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,實現反饋控制。因此,反饋控制是本系統的主要工作機制。本系統采用數字反饋控制回路,用戶在控制軟件的參數工具欄通過以參考電流、積分增益和比例增益幾個參數的設置來對該反饋回路的特性進行控制。 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;溫州原子力顯微鏡測試公司
原子力顯微鏡(AtomicForceMicroscope,簡稱AFM)利用微懸臂感受和放大懸臂上尖細探針與受測樣品原子之間的作用力,從而達到檢測的目的,具有原子級的分辨率;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體也可以采用類似掃描探針顯微鏡(SPM)的觀測方法。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,而是檢測原子之間的接觸,原子鍵合,范德瓦耳斯力或卡西米爾效應等來呈現樣品的表面特性;寧德原子力顯微鏡測試多少錢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構,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。;
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的敲擊模式是好的選擇之一。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,如表面粗糙度、平均高度、峰谷峰頂之間的最大距離等,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。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;
適用于對生物大分子、聚合物等軟樣品進行成像研究特點:對于一些與基底結合不牢固的樣品,輕敲模式與接觸模式相比,很大程度地降低了針尖對表面結構的“搬運效應”。樣品表面起伏較大的大型掃描比非接觸式的更有效。測試優(yōu)勢:1)低漂移和低噪音水平;2)配置有專有ScanAsys原子成像優(yōu)化技術,可以簡易快速穩(wěn)定成像;3)測試樣品尺寸可達:直徑210mm,厚度15mm;4)溫度補償位置傳感器使Z軸和X-Y軸的噪音分別保持在亞-埃級和埃級水平,并呈現出前所未有的高分辨率。;5)全新的XYZ閉環(huán)掃描頭在不損失圖像質量的前提下提高了掃描速度;6)測試樣品尺寸可達:直徑210mm,厚度15mm;AFM應用技術舉例:AFM可以在大氣、真空、低溫和高溫、不同氣氛以及溶液等各種環(huán)境下工作,且不受樣品導電性質的限制,因此已獲得比STM更為廣泛的應用。 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、顯示及處理系統組成。徐州原子力顯微鏡測試公司
微懸臂運動可用如隧道電流檢測等電學方法或光束偏轉法、干涉法等光學方法檢測;溫州原子力顯微鏡測試公司
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構、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。這對于研究材料力學性能、材料內部結構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、材料內部結構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、化學反應產物的生成等。 溫州原子力顯微鏡測試公司