原子力顯微鏡探針的工作模式都有哪些？
發(fā)布日期：2023-03-13 14:59:37

 原子力顯微鏡探針的工作模式都有哪些？

原子力顯微鏡探針是一種分析儀器，可用于研究固體材料（包括絕緣體）的外層結(jié)構(gòu)。它通過檢測待測展示物外層和微力傳感元件當(dāng)中微弱的原子間相互作用來研究材料的外層結(jié)構(gòu)和財產(chǎn)。根據(jù)探針與展示物外層相互作用力的變化，AFM有三種主要工作系統(tǒng)：碰達系統(tǒng)、非碰達系統(tǒng)和輕敲系統(tǒng)。

碰達系統(tǒng)：原子力顯微鏡探針直接的成像系統(tǒng)。在整個掃描成像過程中，探針端始終與展示物外層保持碰達，相互作用力為排斥力。在掃描過程中，懸臂施加在針頭上的力可能會損壞展示物的外層結(jié)構(gòu)，因此力的范圍為10-10～10-6N。如果展示物外層柔軟且不能承受這種力，則碰達系統(tǒng)不適合對展示物外層成像。

非碰達系統(tǒng)：當(dāng)非碰達系統(tǒng)檢測到展示物外層時，懸臂在展示物外層上方5~10nm的距離處振蕩。展示物和針頭當(dāng)中的相互作用由范德華力控制，通常為10-12N。展示物不會損壞，針頭也不會受到污染。它特別適用于研究軟物體的外層。缺點是在環(huán)境溫度大氣中實現(xiàn)該模型非常困難。因為空氣中的水不可避免地會積聚在展示物的外層上，它會在展示物和針頭當(dāng)中建立一個小的毛細管橋，將針頭和外層吸在一起，從而增加針頭對外層的壓力。

輕敲系統(tǒng)：輕敲系統(tǒng)是碰達系統(tǒng)和非碰達系統(tǒng)的混合概念。懸臂以其共振頻率在展示物外層上方振蕩，針頭僅周期性地短暫碰達/撞擊展示物外層。這意味著當(dāng)針頭碰達展示物時產(chǎn)生的橫向力顯著減小。因此，在測試軟展示物時，AFM輕敲系統(tǒng)是佳選擇之一。一旦AFM開始對展示物進行成像和掃描，該設(shè)備將立即將相關(guān)數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，例如外層粗糙度、平均高度、峰谷當(dāng)中的大距離等，用于物體外層分析。同時，AFM還可以測量力，測量懸臂的彎曲程度，以確定端和展示物當(dāng)中的力。

粉末展示物的制備：粉末展示物制備的常用方法是膠帶法。首先在展示物底座上粘貼雙面膠帶，然后將粉末鋪在膠帶上，并吹掉膠帶上多余的粉末。大塊展示物的制備：玻璃、陶瓷和晶體等固體展示物需要拋光。注意固體展示物的外層粗糙度。液體展示物的制備：液體展示物的濃度不能太高，否則顆粒團會損壞針頭。（納米顆粒：納米顆粒分散在溶劑中，越薄越好，然后涂覆在云母或硅片上，手動滴涂或用旋涂機旋涂，然后自然干燥）。