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原子力显微镜(AFM)

原子力显微镜(AFM)是用于成像的最重要的工具之一,测量和在纳米尺度操纵物。收集到的信息是通过运行在表面上的机械探针。促进对命令小,但非常准确和所需的运动的压电元件使非常需要扫描。

Operating Principles of the AFM in 联系-Mode
图1.在接触模式AFM的操作原理(Digital Instruments公司的提供者,圣巴巴拉,CA。)

在AFM由具有在其末端具有尖锐尖端(探针),用于扫描所述样品表面上的悬臂。典型地,该悬臂是硅或氮化硅的曲率纳米量级上的尖端半径。当尖端下降到样品表面的接近度,力尖端之间和样品导致悬臂的偏转。典型地,偏转使用激光聚焦其中,然后被反射,从悬臂的顶部表面成光电二极管的阵列测定。

不像电子显微镜,其提供的二维或二维投影到样品的图像时,AFM提供真正的三维轮廓表面。另外,通过AFM观察的样品不需要任何特殊处理的处理程序(如金属/碳涂层),这将不可逆地变化或损坏样品。而且,虽然电子显微镜需要用于适当操作的昂贵的真空环境中,大多数AFM模式可以在环境空气中或甚至是液体环境下工作得很好。能够ESTA研究生物大分子,甚至活的有机体。原则上,AFM可以提供比SEM更高的分辨率。的原子力显微镜成像具有几乎任何类型的表面的优点,治疗包括聚合物,陶瓷,复合材料,玻璃,和生物样品。更重要的是,化学和机械性能的材料,包括表面附着力,硬度,和摩擦可被测量。 AFM针尖可以以测量针尖/样品的相互作用进行化学修饰。在一些变型中,电势可以通过使用另外导电悬臂扫描。具有良好的样品,这意味着它们与无表面形貌过大清洁,在x-y平面的范围从0.1〜1.0 nm和在z方向上的分辨率为01纳米。

缺点包括一些扫​​描速度,样品空间和潜在的表面的损坏。可以采取样品几分钟一次,以创建图像,不同于可以创建实时几乎图像的一周。也,AFM只能图像的10至20微米的量级和大约150×150微米的最大扫描区域上的最大高度。原子力显微镜,特别是在轻敲模式,是无损。末端力被精细控制,但在接触模式下样品的表面可能被损坏或样品甚至可以是区域控制的压出。除了这些不便分钟,原子力显微镜是一种强大的工具,允许各种不同的表面将被成像和在原子水平为特征。它已-被证明更最近得到真正原子分辨率在超高真空(UHV),并且,在液体环境。