原子力顯微鏡(AtomicForceMicroscope,簡稱AFM)是一種用于研究表面形貌和表面特性的高分辨率掃描探針顯微鏡。它利用微懸臂上的針尖與樣品表面之間的相互作用力來獲取表面形貌和表面特性信息。AFM可以測試各種材料表面的形貌、粗糙度、彈性、硬度、化學(xué)反應(yīng)等特性,廣泛應(yīng)用于納米科學(xué)研究領(lǐng)域。AFM測試的內(nèi)容主要包括以下幾個方面:1.表面形貌:AFM可以獲取表面形貌的高分辨率圖像,包括表面起伏、溝壑、顆粒大小等特征。這對于研究表面微觀結(jié)構(gòu)、表面處理效果以及材料性能等方面具有重要意義。2.表面粗糙度:AFM可以測量表面粗糙度,即表面微小起伏和波紋的幅度和頻率。這對于研究表面加工質(zhì)量、材料表面處理效果以及摩擦學(xué)等領(lǐng)域具有重要意義。3.彈性:AFM可以測量樣品的彈性,包括彈性模量和泊松比等參數(shù)。這對于研究材料力學(xué)性能、材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及納米尺度下的力學(xué)行為等方面具有重要意義。4.硬度:AFM可以測量樣品的硬度,即針尖在樣品表面劃過時所受到的阻力。這對于研究材料硬度分布、材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及納米尺度下的力學(xué)行為等方面具有重要意義。5.化學(xué)反應(yīng):AFM可以觀察表面化學(xué)反應(yīng)的動態(tài)過程,包括化學(xué)反應(yīng)前后表面形貌的變化、化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物的生成等; 從而可以獲得樣品表面形貌的信息。蚌埠原子力顯微鏡測試公司
原子力顯微鏡研究對象可以是有機固體、聚合物以及生物大分子等,樣品的載體選擇范圍很大,包括云母片、玻璃片、石墨、拋光硅片、二氧化硅和某些生物膜等,其中常用的是新剝離的云母片,主要原因是其非常平整且容易處理。而拋光硅片要用濃硫酸與30%雙氧水的7∶3 混合液在90 ℃下煮1h。利用電性能測試時需要導(dǎo)電性能良好的載體,如石墨或鍍有金屬的基片。試樣的厚度,包括試樣臺的厚度,為10 mm。如果試樣過重,有時會影響Scanner的動作,請不要放過重的試樣。試樣的大小以不大于試樣臺的大?。ㄖ睆?0 mm)為大致的標準。稍微大一點也沒問題。但是,值約為40 mm。如果未固定好就進行測量可能產(chǎn)生移位。請固定好后再測定。大同原子力顯微鏡測試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(AtomicForceMicroscope,簡稱AFM)利用微懸臂感受和放大懸臂上尖細探針與受測樣品原子之間的作用力,從而達到檢測的目的,具有原子級的分辨率。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。
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,這時它將與其相互作用,作用力將使得微懸臂發(fā)生形變或運動狀態(tài)發(fā)生變化。掃描樣品時,利用傳感器檢測這些變化,就可獲得作用力分布信息,從而以納米級分辨率獲得表面形貌結(jié)構(gòu)信息及表面粗糙度信息;在原子力顯微鏡的系統(tǒng)中,可分成三個部分:力檢測部分、位置檢測部分、反饋系統(tǒng)。
接觸模式(Contact Mode):優(yōu)點:掃描速度快,是能夠獲得“原子分辨率”圖像的AFM垂直方向上有明顯變化的質(zhì)硬樣品,有時更適于用Contact Mode掃描成像。缺點:橫向力影響圖像質(zhì)量。在空氣中,因為樣品表面吸附液層的毛細作用,使針尖與樣品之間的粘著力很大。橫向力與粘著力的合力導(dǎo)致圖像空間分辨率降低,而且針尖刮擦樣品會損壞軟質(zhì)樣品(如生物樣品,聚合體等)。非接觸模式:優(yōu)點:沒有力作用于樣品表面。缺點:由于針尖與樣品分離,橫向分辨率低;為了避免接觸吸附層而導(dǎo)致針尖膠粘,其掃描速度低于Tapping Mode和Contact Mode AFM。通常用于非常怕水的樣品,吸附液層必須薄,如果太厚,針尖會陷入液層,引起反饋不穩(wěn),刮擦樣品。由于上述缺點,non-contact Mode的使用受到限制。輕敲模式:優(yōu)點:很好的消除了橫向力的影響。降低了由吸附液層引起的力,圖像分辨率高,適于觀測軟、易碎、或膠粘性樣品,不會損傷其表面。缺點:比Contact Mode AFM 的掃描速度慢。接觸模式從概念上來理解,接觸模式是AFM直接的成像模式。臨汾原子力顯微鏡測試公司
力檢測部分在原子力顯微鏡(AFM)的系統(tǒng)中,所要檢測的力是原子與原子之間的范德華力。蚌埠原子力顯微鏡測試公司
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,這時它將與其相互作用,作用力將使得微懸臂發(fā)生形變或運動狀態(tài)發(fā)生變化。掃描樣品時,利用傳感器檢測這些變化,就可獲得作用力分布信息,從而以納米級分辨率獲得表面形貌結(jié)構(gòu)信息及表面粗糙度信息。蚌埠原子力顯微鏡測試公司