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原子力显微镜的工作原理及优势

提供 来源:      日期:2019年09月05日
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原子力显微镜使用灵活的微悬臂梁,探头连接到一端和固定端,以检测样品上的表面信息。当探针扫描样品时,与样品和探针之间的距离相关的相互作用力作用在针尖上,导致微悬臂梁变形。

 

 

 

原子力显微镜系统通过检测该形状变量来检测表面形状并获得表面相关信息和其他表面相关信息。当两个物体之间的距离足够小时,它们之间会有原子力。该力主要与尖端和样品之间的距离有关。

 

从微悬臂梁的变形效果来看,它可以很容易地分为吸引力和排斥力,它们在不同的工作模式和不同的工作距离中起着主导作用。探针和样品之间的距离不同,力的大小也不同。

 

原子力显微镜的微悬臂梁细而细长。当扫描样品表面时,尖端和样品之间的力将导致微悬臂梁弹性变形。当尖端接触样品表面时,很容易反弹和起伏。它非常敏感,非常小的力量的影响也可以反映出来。也就是说,如果检测到这种变形,则可以知道尖端和样品之间的相互作用力,并且可以知道样品的形态。

 

微悬臂梁变形的检测方法一般包括电容,隧道电流,外差,自差,激光二极管反馈,极化和偏转方法。偏转方法是最常用的方法,也是用于原子力显微镜批量生产的方法。

 

原子力显微镜具有超高的空间分辨率,放大倍数远高于以前的显微镜:光学显微镜的放大倍数一般不超过1000倍;电子显微镜的放大倍数也是100万倍。

 

原子力显微镜的放大倍数是电子显微镜的1000倍,达到10亿倍,这意味着可以直接观察物质的分子和原子,为人类探索微观世界提供了理想的工具。

 

原子力显微镜具有广泛的研究对象。原子力显微镜不仅可以研究导体,半导体,还可以研究绝缘体材料。例如:各种金属,半导体材料,陶瓷等。此外,原子力显微镜还可以研究生物样品,例如动物和植物或细菌的组织,细胞和生物大分子。

 

原子力显微镜的样品制备过程简单易行,只需稍微固定样品即可。其他显微镜需要对观察到的样品进行繁琐的处理。例如,在生命科学研究领域,电子显微镜必须脱水,嵌入,切片,染色,固定等。

 

激光扫描共显微镜必须对样品进行特殊的荧光染色;扫描隧道显微镜要求样品表面是导电的,否则必须进行镀金。除了上述优点外,原子力显微镜还具有多种测试环境。它可以在真空,大气中,甚至在溶液中进行测试。对温度没有特殊要求,可以进行高温和低温。

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