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原子力顯微鏡研究的一些基本術(shù)語解釋
點擊次數(shù)：2166 更新時間：2022-07-11
原子力顯微鏡（AFM）是利用檢測樣品表面與細微的探針針尖之間的相互作用力（原子力）測出表面的形貌。探針尖尖在小的軔性的懸臂上，當探針接觸到樣品表面時，產(chǎn)生的相互作用，以懸臂偏轉(zhuǎn)形式檢測。樣品表面與探針之間的距離小于3-4nm，以及在它們之間檢測到的作用力，小于10-8N。激光二極管的光線聚焦在懸臂的背面上。當懸臂在力的作用下彎曲時，反射光產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，使用位敏光電檢測器偏轉(zhuǎn)角。然后通過計算機對采集到的數(shù)據(jù)進行處理，從而得到樣品表面的三維圖象。
完整的懸臂探針，置放于在受壓電掃描器控制的樣品表面，在三個方向上以精度水平0.1nm或更小的步寬進行掃描。一般，當在樣品表面詳細掃繪（XY軸）時，懸臂的位移反饋控制的Z軸作用下保存固定不變。以對掃描反應(yīng)是反饋的Z軸值被輸入計算機處理，得出樣品表面的觀察圖象（3D圖象）。
對原子力顯微鏡（AFM）我們應(yīng)了解一些基本的術(shù)語：
1.卡西米爾效應(yīng)
金屬導(dǎo)體或介電材料的存在改變了真空二次量子化后電磁場能量的期望值。這個值與導(dǎo)體和介電材料的形狀及位置相關(guān)，因此卡西米爾效應(yīng)表現(xiàn)就成了與這些屬性相關(guān)的力。
2.接觸模式（Contact Mode）
AFM直接的成像模式。在整個掃描成像過程之中，探針針尖始終與樣品表面保持接觸，而相互作用力是排斥力。掃描時，懸臂施加在針尖上的力有可能破壞試樣的表面結(jié)構(gòu)，因此力的大小范圍在10-10-10-6N。若樣品表面柔嫩而不能承受這樣的力，則不宜選用接觸模式對樣品表面進行成像。
3.非接觸模式（non-contact mode）
非接觸模式探測試樣表面時懸臂在距離試樣表面上方5-10nm的距離處振蕩。樣品與針尖之間的相互作用由范德華力控制，通常為10-12N，樣品不會被破壞，而且針尖也不會被污染，特別適合于研究柔嫩物體的表面。
4.輕敲模式（Tapping Mode）
輕敲模式介于接觸模式和非接觸模式之間，是一個雜化的概念。懸臂在試樣表面上方以其共振頻率振蕩，針尖僅僅是周期性地短暫地接觸/敲擊樣品表面。這就意味著針尖接觸樣品時所產(chǎn)生的側(cè)向力被明顯地減小了，因此當檢測柔嫩的樣品時，AFM的敲擊模式是好的選擇之一。
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