在原子力顯微鏡(AFM)的系統(tǒng)中,將信號(hào)經(jīng)由激光檢測器取入之后,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??偨Y(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)按特定的方向伸長或縮短。而伸長或縮短的尺寸與所加的電壓的大小成線性關(guān)系。即可以通過改變電壓來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)部分來將樣品的表面特性呈現(xiàn)出來的:在原子力顯微鏡(AFM)的系統(tǒng)中,使用微小懸臂(cantilever)來感測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)探針和被測樣品間的距離,反過來控制探針-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(gè)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(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。它通過檢測待測樣品表面和一個(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。一般來說,激光位置探測器所探測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,所以在掃描的過程中,導(dǎo)致微懸臂左右扭曲的程度也不同,檢測器根據(jù)激光束在四個(gè)象限中,(A+C)-(B+D)這個(gè)強(qiáng)度差值來檢測微懸臂的扭轉(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))。激光檢測器的四個(gè)象限可以實(shí)時(shí)分別測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分類的。
AFM可以用來對(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)檢測法或隧道電流檢測法,可測得微懸臂對(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試廠家
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(xì)探針與受測樣品原子之間的作用力,從而達(dá)到檢測的目的,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)等來呈現(xiàn)樣品的表面特性、;石家莊原子力顯微鏡測試廠家