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原子力显微镜的几种操作模式

点击次数:4023  更新时间:2020-02-11
   原子力显微镜是继扫描隧道显微镜之后发明的一种具有原子级高分辨的新型仪器,可以在大气和液体环境下对各种材料和样品进行纳米区域的物理性质包括形貌进行探测。原子力显微镜有多种操作模式,常用的有以下三种:接触模式(ContactMode)、非接触(Non-ContactMode)、轻敲模式(TappingMode)。根据样品表面不同的结构特征和材料的特性以及不同的研究需要,选择合适的操作模式。
  (1)接触模式﹕针尖始终与样品保持轻微物理接触,以恒高或恒力的模式进行扫描。扫描过程中,针尖在样品表面滑动。通常情况下,接触模式都可以产生稳定的、高分辨率的图像。在接触模式中,如果扫描软样品的时候,样品表面由于和针尖直接接触,有可能造成样品的损伤,因此图像可能会发生扭曲或得到假像。所以接触模式一般不适用于成像生物大分子、低弹性模量样品以及容易移动和变形的样品。
  (2)非接触模式﹕针尖在样品表面上方振动,始终不与样品接触,探针监测器检测的是范德华力和静电力等对成像样品无破坏的长程作用力。这种模式虽然增加了显微镜的灵敏度,但当针尖与样品之间的距离较长时,分辨率要比接触模式和轻敲模式都低,而且成像不稳定,操作相对困难,在生物中的应用也比较少。
  (3)轻敲模式﹕微悬臂在其共振频率附近作受迫振动,振荡的针尖轻轻的敲击样品表面,间断的和样品接触,所以又称为间歇接触模式。由于轻敲模式能够避免针尖粘附到样品上,以及在扫描过程中对样品几乎没有损坏。轻敲模式的针尖在接触表面时,可以通过提供针尖足够的振幅来克服针尖和样品间的粘附力。同时,由于作用力是垂直的,表面材料受横向摩擦力、压缩力和剪切力的影响较小。轻敲模式同非接触模式相比较的另一优点是大而且线性的工作范围,使得垂直反馈系统高度稳定,可重复进行样品测量。本标准步骤采用轻敲式扫描来得到纳米粒子的尺寸。
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