化工儀器網(wǎng)首頁>資訊中心>技術(shù)指導(dǎo)>正文

一文帶你了解原子力顯微鏡
2020年06月09日 11:13:02 來源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：5149

原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy，AFM)是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(cè)待測(cè)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(cè)這些變化，就

　　【化工儀器網(wǎng) 技術(shù)指導(dǎo)】原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy，AFM)是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(cè)待測(cè)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(cè)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。
 
　　原子力顯微鏡(的基本原理是：將一個(gè)對(duì)微弱力極敏感的微懸臂一端固定，另一端有一微小的針尖，針尖與樣品表面輕輕接觸，由于針尖尖端原子與樣品表面原子間存在極微弱的排斥力，通過在掃描時(shí)控制這種力的恒定，帶有針尖的微懸臂將對(duì)應(yīng)于針尖與樣品表面原子間作用力的等位面而在垂直于樣品的表面方向起伏運(yùn)動(dòng)。利用光學(xué)檢測(cè)法或隧道電流檢測(cè)法，可測(cè)得微懸臂對(duì)應(yīng)于掃描各點(diǎn)的位置變化，從而可以獲得樣品表面形貌的信息。
 
　　關(guān)于原子力顯微鏡(AFM)系統(tǒng)可分成三個(gè)部分：力檢測(cè)部分、位置檢測(cè)部分、反饋系統(tǒng)。
 
　　力檢測(cè)部分：
 
　　在原子力顯微鏡(AFM)的系統(tǒng)中，所要檢測(cè)的力是原子與原子之的范德華力。所以在本系統(tǒng)中是使用微小懸臂(cantilever)來檢測(cè)原子之間力的變化量。這微小懸臂有一定的規(guī)格，例如：長度、寬度、彈性系數(shù)以及針尖的形狀，而這些規(guī)格的選擇是依照樣品的特性，以及操作模式的不同，而選擇不同類型的探針。
 
　　位置檢測(cè)部分：
 
　　在原子力顯微鏡(AFM)的系統(tǒng)中，當(dāng)針尖與樣品之間有了交互作用之后，會(huì)使得懸臂cantilever擺動(dòng)，所以當(dāng)激光照射在cantilever的末端時(shí)，其反射光的位置也會(huì)因?yàn)閏antilever擺動(dòng)而有所改變，這就造成偏移量的產(chǎn)生。在整個(gè)系統(tǒng)中是依靠激光光斑位置檢測(cè)器將偏移量記錄下并轉(zhuǎn)換成電的信號(hào)，以供SPM控制器">控制器作信號(hào)處理。
 
　　反饋系統(tǒng)：
 
　　在原子力顯微鏡(AFM)的系統(tǒng)中，將信號(hào)經(jīng)由激光檢測(cè)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合適的作用力。
 
　　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(cè)針尖與樣品之間的交互作用，這作用力會(huì)使cantilever擺動(dòng)，再利用激光將光照射在cantilever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(cè)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，后再將樣品的表面特性以影像的方式給呈現(xiàn)出來。
 
　　相對(duì)于掃描電子顯微鏡，原子力顯微鏡具有許多優(yōu)點(diǎn)。不同于電子顯微鏡只能提供二維圖像，AFM提供真正的三維表面圖。同時(shí)，AFM不需要對(duì)樣品的任何特殊處理，如鍍銅或碳，這種處理對(duì)樣品會(huì)造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害。第三，電子顯微鏡需要運(yùn)行在高真空條件下，原子力顯微鏡在常壓下甚至在液體環(huán)境下都可以良好工作。這樣可以用來研究生物宏觀分子，甚至活的生物組織。原子力顯微鏡與掃描隧道顯微鏡(Scanning Tunneling Microscope)相比，由于能觀測(cè)非導(dǎo)電樣品，因此具有更為廣泛的適用性。當(dāng)前在科學(xué)研究和工業(yè)界廣泛使用的掃描力顯微鏡，其基礎(chǔ)就是原子力顯微鏡。
 
　　但是原子力顯微鏡也有一定的缺點(diǎn)，和掃描電子顯微鏡(SEM)相比，原子力顯微鏡的缺點(diǎn)在于成像范圍太小，速度慢，受探頭的影響太大。
關(guān)鍵詞

相關(guān)閱讀 Related Reading

查看更多+

  • 超8000萬 南京航空航天大學(xué)儀器設(shè)備采購意向

    近期，南京航空航天大學(xué)連續(xù)發(fā)布多項(xiàng)儀器設(shè)備采購意向，預(yù)算金額達(dá)8749.02萬元。
    2025-01-15 14:40:14

  • 三維瞬態(tài)流動(dòng)圖像采集分析儀中標(biāo)結(jié)果公告

    項(xiàng)目名稱：三維瞬態(tài)流動(dòng)圖像采集分析儀采購項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：0729-244OIT320195/06，招標(biāo)范圍：三維瞬態(tài)流動(dòng)圖像采集分...
    2025-01-15 13:46:37

  • RIXS光譜儀聚焦鏡中標(biāo)結(jié)果公告

    項(xiàng)目名稱：合肥先進(jìn)光源國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目-RIXS光譜儀聚焦鏡采購項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：0729-244OIT320604/07，...
    2025-01-15 13:36:57

  • 3D顯微鏡測(cè)試儀中標(biāo)結(jié)果公告

    項(xiàng)目名稱：3D顯微鏡測(cè)試儀，項(xiàng)目編號(hào)：0664-2440SUMECT08，招標(biāo)范圍：3D顯微鏡測(cè)試儀，招標(biāo)機(jī)構(gòu)：蘇美達(dá)國際技術(shù)貿(mào)易...
    2025-01-08 09:15:03

  • 液質(zhì)聯(lián)用儀、CO2培養(yǎng)箱等 中南大學(xué)湘雅醫(yī)院采購儀器設(shè)備

    近日，中南大學(xué)湘雅醫(yī)院就“中南大學(xué)湘雅醫(yī)院檢驗(yàn)科、臨床生物樣本中心、生殖醫(yī)學(xué)中心、感染控制中心一批設(shè)備采購項(xiàng)目”發(fā)布公開招標(biāo)公告，...
    2025-01-03 22:54:50

  • 深圳金相顯微鏡中標(biāo)結(jié)果公告

    項(xiàng)目名稱：金相顯微鏡采購，項(xiàng)目編號(hào)：0699-2440SZZZB002，招標(biāo)范圍：金相顯微鏡 1臺(tái)，招標(biāo)機(jī)構(gòu)：深圳市中正招標(biāo)有限公...
    2025-01-03 11:32:50

版權(quán)與免責(zé)聲明

  • ①凡本網(wǎng)注明“來源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來源：化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
  • ②本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來源（非化工儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí)，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
  • ③如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。