原子力探針與樣品的塑性接觸對(duì)形貌測(cè)量的影響有哪些？
發(fā)布日期：2022-06-27 15:15:51
原子力探針與樣品的塑性接觸對(duì)形貌測(cè)量的影響有哪些？
原子力顯微鏡（AFM）是以原子分辨率分析表面形貌和電磁特性的重要工具。原子力顯微鏡于1985年研制成功，其模式可分為接觸模式和輕敲模式。由于原子力探針的應(yīng)用范圍限于原子力顯微鏡，所以它是高科技儀器的消耗品。它的應(yīng)用領(lǐng)域不廣，在世界上的使用量也不多。那么，原子力探針與樣品的塑性接觸對(duì)形貌測(cè)量的影響有哪些？
原子力探針與樣品的塑性接觸對(duì)形貌測(cè)量的影響有哪些？
1、原子力探針在測(cè)量樣品表面形貌時(shí)，以其優(yōu)異的性能和簡(jiǎn)便的操作，在科學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，促進(jìn)了納米技術(shù)的發(fā)展。與以前的顯微鏡相比，原子顯微鏡的主要特點(diǎn)是通過(guò)懸臂探針來(lái)探索形貌。
2、詳細(xì)討論原子力顯微鏡輕敲模式下液橋引起的能量耗散，并分析探針和樣品之間液橋的動(dòng)態(tài)產(chǎn)生過(guò)程，這對(duì)于理解粘附力是非常重要的。得到了輕敲模式下液橋的產(chǎn)生模型和液橋引起的能量耗散。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了可能引起AFM贗相的其他主要因素。
3、通過(guò)對(duì)微觀尺度接觸問(wèn)題的研究，本文指出樣品材料的塑性變形也是AFM偽影的一個(gè)原因。至于這種影響在不同環(huán)境下的重要性，如何消除這種影響是重點(diǎn)工作。利用微尺度接觸理論建立了這一尺度下的加卸載模型，即加載過(guò)程采用C-P模型，卸載過(guò)程采用JKR模型，利用這一簡(jiǎn)化模型計(jì)算塑性耗散功。
4、利用有限元模型計(jì)算了不考慮表面粘附效應(yīng)的塑性功。通過(guò)比較，驗(yàn)證了本文提出的假設(shè)的正確性，即：在納米級(jí)接觸下塑性變形引起的耗散功可以不考慮表面力的影響。
5、此外，在大氣環(huán)境下AFM針尖與基底的微接觸模型中，毛細(xì)作用力在所有粘附力中占主導(dǎo)地位，因此需要分析毛細(xì)作用力和塑性變形對(duì)接觸耗散能的貢獻(xiàn)。通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，輕敲模式下的塑性耗散功比毛細(xì)作用力引起的塑性耗散功小一個(gè)數(shù)量級(jí)。
6、利用振動(dòng)力學(xué)的知識(shí)，簡(jiǎn)要分析了耗散功對(duì)AFM振動(dòng)系統(tǒng)的影響。
原子力探針主要制造商位于德國(guó)、瑞士、保加利亞、美國(guó)等。由于其壽命短、分辨率低、不穩(wěn)定、一致性差，各國(guó)都在開(kāi)發(fā)新的探頭。
原子力顯微鏡（AFM）是以原子分辨率分析表面形貌和電磁特性的重要工具。原子力顯微鏡于1985年研制成功，其模式可分為接觸模式和輕敲模式。由于原子力探針的應(yīng)用范圍限于原子力顯微鏡，所以它是高科技儀器的消耗品。它的應(yīng)用領(lǐng)域不廣，在世界上的使用量也不多。那么，原子力探針與樣品的塑性接觸對(duì)形貌測(cè)量的影響有哪些？
原子力探針與樣品的塑性接觸對(duì)形貌測(cè)量的影響有哪些？
1、原子力探針在測(cè)量樣品表面形貌時(shí)，以其優(yōu)異的性能和簡(jiǎn)便的操作，在科學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，促進(jìn)了納米技術(shù)的發(fā)展。與以前的顯微鏡相比，原子顯微鏡的主要特點(diǎn)是通過(guò)懸臂探針來(lái)探索形貌。
2、詳細(xì)討論原子力顯微鏡輕敲模式下液橋引起的能量耗散，并分析探針和樣品之間液橋的動(dòng)態(tài)產(chǎn)生過(guò)程，這對(duì)于理解粘附力是非常重要的。得到了輕敲模式下液橋的產(chǎn)生模型和液橋引起的能量耗散。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了可能引起AFM贗相的其他主要因素。
3、通過(guò)對(duì)微觀尺度接觸問(wèn)題的研究，本文指出樣品材料的塑性變形也是AFM偽影的一個(gè)原因。至于這種影響在不同環(huán)境下的重要性，如何消除這種影響是重點(diǎn)工作。利用微尺度接觸理論建立了這一尺度下的加卸載模型，即加載過(guò)程采用C-P模型，卸載過(guò)程采用JKR模型，利用這一簡(jiǎn)化模型計(jì)算塑性耗散功。
4、利用有限元模型計(jì)算了不考慮表面粘附效應(yīng)的塑性功。通過(guò)比較，驗(yàn)證了本文提出的假設(shè)的正確性，即：在納米級(jí)接觸下塑性變形引起的耗散功可以不考慮表面力的影響。
5、此外，在大氣環(huán)境下AFM針尖與基底的微接觸模型中，毛細(xì)作用力在所有粘附力中占主導(dǎo)地位，因此需要分析毛細(xì)作用力和塑性變形對(duì)接觸耗散能的貢獻(xiàn)。通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，輕敲模式下的塑性耗散功比毛細(xì)作用力引起的塑性耗散功小一個(gè)數(shù)量級(jí)。
6、利用振動(dòng)力學(xué)的知識(shí)，簡(jiǎn)要分析了耗散功對(duì)AFM振動(dòng)系統(tǒng)的影響。
原子力探針主要制造商位于德國(guó)、瑞士、保加利亞、美國(guó)等。由于其壽命短、分辨率低、不穩(wěn)定、一致性差，各國(guó)都在開(kāi)發(fā)新的探頭。