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?原子力顯微鏡的用途及工作方式闡述
閱讀：668 發(fā)布時(shí)間：2024-9-11
原子力顯微鏡(AFM)是一種用來(lái)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。
原子力顯微鏡(AFM)通過(guò)檢測(cè)待測(cè)樣品表面和一個(gè)微型力敏感元件之間的*微弱的原子間相互作用力來(lái)研究物質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。它利用一對(duì)微弱力**敏感的微懸臂，一端固定，另一端的微小針尖接近樣品，通過(guò)傳感器檢測(cè)微懸臂的形變或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化，從而獲得作用力分布信息。這種技術(shù)使得AFM能夠在納米*分辨率下獲得表面形貌結(jié)構(gòu)信息及表面粗糙度信息，適用于在多種環(huán)境下(包括大氣及液體環(huán)境)對(duì)各種材料和樣品進(jìn)行觀察與探測(cè)。
AFM的主要用途包括：
直接觀測(cè)非導(dǎo)電樣品，無(wú)需對(duì)樣品進(jìn)行復(fù)雜的處理，廣泛應(yīng)用于材料學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域。
表征薄膜性質(zhì)，通過(guò)控制微弱作用力的恒定，獲得樣品表面形貌的信息。
研究樣品表面的諸多特性，如表面電勢(shì)、磁場(chǎng)力、靜電力、摩擦力等。
工作方式
原子力顯微鏡的工作方式主要包括接觸模式、非接觸模式和輕敲模式等。其中，接觸模式是常用的方式，它通過(guò)保持針尖與樣品表面的恒定接觸力，記錄針尖的軌跡來(lái)獲得表面形貌信息。非接觸模式則通過(guò)保持針尖與樣品表面一定的距離，利用它們之間的相互作用力進(jìn)行掃描。輕敲模式則是介于接觸模式和非接觸模式之間的一種方式，它通過(guò)使針尖在樣品表面以一定頻率振動(dòng)來(lái)避免對(duì)樣品的損傷。
此外，AFM還在生物性研究中發(fā)揮著重要作用，如生物原子力顯微鏡能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍的大氣下或液下生物樣品表面掃描，具有力值靈敏度高、測(cè)量范圍及高度選擇性大等特點(diǎn)，與激光共聚焦顯微鏡的聯(lián)用可以實(shí)現(xiàn)熒光圖像與原子力顯微鏡結(jié)果的準(zhǔn)確共定位，主要運(yùn)用于表面較軟、樣品體積較大的活細(xì)胞或者對(duì)研究環(huán)境要求較嚴(yán)格、近生理?xiàng)l件的生物樣品的研究。