原子力顯微鏡常見問題？ - 分析行業必一体育sport网页版登录

    原子力顯微鏡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。在微電子學、微機械學、新型材料、醫學等領域都有著廣泛的應用。

原子力顯微鏡是什麽

　　原子力顯微鏡是一種可用來研究包括絕緣體在內的固體材料表麵結構的分析儀器。它通過檢測待測樣品表麵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的表麵結構及性質。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生形變或運動狀態發生變化。

　　原子力顯微鏡掃描樣品時，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麵結構信息。它主要由帶針尖的微懸臂、微懸臂運動檢測裝置、監控其運動的反饋回路、使樣品進行掃描的壓電陶瓷掃描器件、計算機控製的圖像采集、顯示及處理係統組成。微懸臂運動可用如隧道電流檢測等電學方法或光束偏轉法、幹涉法等光學方法檢測，當針尖與樣品充分接近相互之間存在短程相互斥力時，檢測該斥力可獲得表麵原子級分辨圖像，一般情況下分辨率也在納米級水平。原子力顯微鏡測量對樣品無特殊要求，可測量固體表麵、吸附體係等。

原子力顯微鏡的常見問題

　　1、原子力顯微鏡探測到的原子力的由哪兩種主要成分組成?

　　原子力顯微鏡探針與樣品表麵原子之間存在多種作用力，其中包括範德瓦耳斯力、排斥力、靜電力、形變力、磁力、化學作用力等。原子力顯微鏡使用時，會消除出來範德瓦耳斯力以及排斥力之外作用力的影響;再加上，除了以上兩種力之外，其他力本身也相對較小。

　　因此，原子力顯微鏡探測到的原子力主要由範德瓦爾斯力以及排斥力組成。其中範德瓦耳斯力為吸引力，排斥力的本質為原子電子雲之間的相互作用，其本質為一種量子效應。

　　2、怎樣使用原子力顯微鏡，才能較好地保護探針?

　　探針價格較為昂貴，操作可能損壞探針的時候應該緩慢、小心。在將樣品靠近探針的過程中，先順時針旋轉粗調旋鈕，在樣品距離探針約為1mm的地方改用細調旋鈕。調整細調旋鈕的時候，觀察控製機箱上的讀數。

　　在這個過程中，始終注意觀察，以免使得樣品過於靠近探針，壓壞探針。在測量過程中，注意掃描頻率不要太快，以免損傷探針。原子力顯微鏡使用完後，必須先逆時針旋轉細調旋鈕，再逆 時針旋轉粗調旋鈕，以取出樣品，以避免對於探針的損傷。

　　3、原子力顯微鏡有哪些應用?

　　原子力顯微鏡可以在真空、超高真空、氣體、溶液、電化學環境、常溫和低溫等環境下工作，因此具有較廣的應用範圍。

　　在物理學中，原子力顯微鏡可以用於研究金屬和半導體的表麵形貌、表麵重構、表麵電子態及其動態過程、超導體表麵結構和電子態層狀材料中的電荷密度等。

　　在生物學中，原子力顯微鏡可以應用於生物大分子的結構以及其他性質的研究，例如對於蛋白質、RNA、DNA，甚至細胞以及病毒的觀察中。

　　另外，由於原子力顯微鏡具有可以間接測得力與間距關係的特性，因此，除了將它用於形貌觀測方麵，它還可以被用於測量原子間作用力上。

　　4、與傳統的光學顯微鏡、電子顯微鏡相比，原子力顯微鏡的分辨本領主要受什麽因素限製?

　　傳統的光學顯微鏡的分辨本領受到光衍射極限的限製，其*小分辨距離為其光波長的一半。電子顯微鏡的分辨本領同樣受到衍射極限的限製，其*小分辨本領為電子德布羅意波長的一半，因此電子顯微鏡可以達到比傳統光學顯微鏡更高的分辨本領。

　　原子力顯微鏡的分辨本領主要取決於：探針針尖的尺寸;微懸臂的彈性係數，彈性係數越低，原子力顯微鏡越靈敏;懸臂的長度和激光光線的長度之比;探測器PSD對光斑位置的靈敏度。對於分辨率一定的圖像，掃描範圍越小，獲得的表麵形貌越精細。

　　5、要對懸臂的彎曲量進行精確測量，除了在原子力顯微鏡中使用光杠杆這個方法外，還有哪些方法可以達到相同數量級的測量精度?

　　對於懸臂彎曲的測量還可以采取電學方法，包括隧道電流法以及電容法。

　　隧道電流法根據隧道電流對電極間距離非常敏感的原理，將SIM用的針尖置於微懸臂的背麵作為探測器，通過針尖與微懸臂間產生的隧道電流的變化就可以檢測由於原子間相互作用力令微懸臂產生的形變。

　　電容法通過測量微懸臂與一參考電極間的電容變化來檢測微懸臂產生的形變。