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测量显微镜的基本工作原理

时间:2020-11-13 09:46 来源:上海帆丽华  作者:管理员 点击次数:
 
类似于 STM,在 AFM中,用弹性悬臂上对弱力非常敏感的针尖对样品表面进行栅格扫描。在针尖与试样表面距离很近时,针尖端的原子与试样表面原子(10-12~10-6 N)之间存在一种非常微弱的作用力,在这种情况下,微悬臂会发生微小的弹性变形。针与试样间的作用力 F和微悬臂的变形符合虎克定律: F=- k* x,其中 k是微悬臂的作用力常数。因此,只要测量微悬臂变量的大小,就可以得到针尖与样品之间的力大小。
 
由于针与试样之间的力与距离有很强的依赖性,因此在扫描过程中,利用反馈环来保持针与试样之间力的恒定,即保持为悬臂的形变量,针尖随试样表面的起伏而上下移动,记录针尖上下运动的轨迹,可以获得试样表面形态的信息。这一工作模式叫做“恒力”模式(Constant Force Mode),它使用了大量扫描方式。
 
在 X、 Y扫描过程中,不使用反馈环,保持针尖和样品之间的距离不变,通过测量微悬臂 Z方向的形变量, AFM的图像也可以通过“恒高”模式得到。该方法不使用反馈环,可采用较高的扫描速度,通常用于观察原子和分子的像,而对表面起伏较大的样品则不适用。
 
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