原子力显微镜

作者&投稿:山眨 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
原子力显微镜的原理及其应用~

原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)基本原理:将一个队微弱力极敏感的微悬臂一端固定,另一端有一个微小的针尖,其尖端原子与样品表面原子间存在及极微弱的排斥力,利用光学检测法或隧道电流检测法,通过测量针尖与样品表面原子间的作用力获得样品表面形貌的三维信息。可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器。如果想要挑选原子力显微镜,可以考虑Park原子力显微镜的Park X20。原子力显微镜是显微镜中的一种类型,应用范围十分广泛。原子力显微镜是一种可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器。原子力显微镜(AFM)能够在大气及液体环境下准确地观测样品表面微区(纳米及微米尺度)三维形貌;同时可对样品表面物理化学特性进行研究,能测试多种材料如纤维材料、膜材料、生物材料、地质有机质、高分子材料等非金属材料以及金属材料、复合材料的多种物性。包括表面组分区别、温度、表面电势、磁场力、静电力、摩擦力和其他相互作用力的测量。想要了解原子力显微镜的相关信息,推荐咨询Park原子力显微镜。ParkNX20拥有业界最为便捷的设计和自动界面,让使用时无需花费大量的时间和精力,也不用为此而时时不停的指导初学者。借助这一系列特点,可以更加专注于解决更为重大的问题,并为客户提供及时且富有洞察力的失效分析报告。

利用光学检测法或隧道电流检测法,可测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化,从而可以获得样品表面形貌的信息。
原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM),一种可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器。它通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。

将一对微弱力极端敏感的微悬臂一端固定,另一端的微小针尖接近样品,这时它将与其相互作用,作用力将使得微悬臂发生形变或运动状态发生变化。扫描样品时,利用传感器检测这些变化,就可获得作用力分布信息,从而以纳米级分辨率获得表面形貌结构信息及表面粗糙度信息。
相对于扫描电子显微镜,原子力显微镜具有许多优点。不同于电子显微镜只能提供二维图像,AFM提供真正的三维表面图。同时,AFM不需要对样品的任何特殊处理,如镀铜或碳,这种处理对样品会造成不可逆转的伤害。
电子显微镜需要运行在高真空条件下,原子力显微镜在常压下甚至在液体环境下都可以良好工作。这样可以用来研究生物宏观分子,甚至活的生物组织。
原子力显微镜与扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope)相比,由于能观测非导电样品,因此具有更为广泛的适用性。当前在科学研究和工业界广泛使用的扫描力显微镜,其基础就是原子力显微镜。

原子力显微镜(Atomic Force Microscope,缩写为AFM)是1986年问世的一种以隧道效应为理论基础的显微镜,是扫描探针显微镜家族中的重要成员。扫描探针显微镜(Scanning Probe Microscope,缩写为SPM)包括扫描隧道显微镜、原子力显微镜、摩擦力显微镜、静电力显微镜、磁力显微镜等等。它们都是运用一个探针相对于样品表面进行扫描,监测两者之间的电、光、力、磁场等随针尖与样品表面间隙的变化来获取样品表面的有关信息。

原子力显微镜由探针扫描系统、力检测与反馈系统、数据处理与显示系统以及振动隔离系统四部分组成。扫描系统的针尖装在微悬臂上,并使它与待测样品的表面有一定的力接触。由压电陶瓷或压电晶片三维扫描控制器驱动针尖或样品进行相对扫描。微悬臂对微弱力(如范德华力)极为敏感,并具有极高的可控空间定位精度,可达0.1nm。当微悬臂的针尖接触样品时,针尖尖端的原子与样品表面的原子会产生极微弱的排斥力,使微悬臂产生微小的形变。该形变可以作为针尖与样品之间作用力的直接度量。

近年来,原子力显微镜采用激光反射法来检测微悬臂的弯曲变形。一束激光经微悬臂背部反射到一个光电检测器(图5-5),检测器不同象限所接收的激光强度的差值与微悬臂的形变量呈一定的比例关系。微悬臂约0.01 nm的形变,在检测器检测后可变成3~10nm的位移,足够产生可测量的电压差。据此电压的变化,反馈系统不断地调整针尖或样品Z轴方向上的位置,可以保持针尖与样品之间的作用力恒定不变。通过测量电压对应于样品扫描位置的变化,即可获得样品表面原子尺度上的形貌图像。

图5-5 原子力显微镜的探针示意图

(据徐惠芳)

原子力显微镜对工作环境和样品制备的要求比电子显微镜的要求低得多。由于扫描面积小,相应地样品也应该很小。原子力显微镜不仅适用于导电样品,也适用于不导电的绝缘样品;样品可以在大气环境中,也可以在液体环境中进行测量。由于水环境中较低的针尖一样品力,有利于AFM成像。

原子力显微镜可应用于矿物溶蚀和风化表面的形貌观察和结构研究,表征矿物在溶解、生长、吸附,以及氧化还原反应中的形貌和结构变化,研究矿物与水界面之间的作用力、浮选过程中矿物颗粒与气泡表面之间的作用等。

上述四种显微镜的性能特点互不相同(表5-1),其中偏光显微镜是最基本的,它又是运用其余三种显微镜之前进行初步研究的必要的步骤之一。

表5-1 四种显微镜的主要特征对比






原子力显微镜中的nn是什么单位
原子力显微镜中的nm就是长度单位纳米,m就是长度单位米,由于米、分米、厘米、毫米之间是十进制,而一毫米又等于一千纳米,所以按此换米,一纳米等于千分之一毫米,等于万分之一厘米,等于十万分之一分米,等于百万分之一米,根据换算的结果,1nm等于百万分之一m。如果想要挑选原子力显微镜,可以考虑...

电子显微镜,原子力显微镜,扫描隧道显微镜...的区别
5. 图像的放大范围广,分辨率也比较高。可放大十几倍到几十万倍,它基本上包括了从放大镜、光学显微镜直到透射电镜的放大范围。分辨率介于光学显微镜与透射电镜之间,可达3nm。6. 电子束对样品的损伤与污染程度较小。7. 在观察形貌的同时,还可利用从样品发出的其他信号作微区成分分析。二、原子力显微...

原子力显微镜(AFM)的几种成像模式研究求解
原子力显微镜(AFM)有有三种基本成像模式,它们分别是接触式(Contact mode)、非接触式(non-contact mode)、轻敲式(tapping mode)。想了解更详细的信息,可以咨询Park原子力显微镜。Park NX-Wafer全自动AFM解决了缺陷成像和分析问题,提高缺陷检测生产率达1000%。超高精度和最小化探针针尖变量的亚埃级表面...

原子力显微镜
原子力显微镜(Atomic Force Microscope,简称AFM)主要依赖于一种精密机制来工作,那就是探测样品表面与微型力敏感元件之间极其微弱的原子间相互作用力。AFM的核心是一个对微弱力异常敏感的弹性微悬臂,其一端牢固地固定,另一端则装配了一个微小的针尖。当这个针尖轻轻触及样品表面时,两者之间的原子间...

原子力显微镜和扫描电镜的异同点
原子力显微镜和扫描电镜的异同点:1、共同点:都是放大。2、不同点:1)、原子力显微镜(Atomic Force Microscope ,AFM),一种可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器。它通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。2)扫描...

2020-02-12小刘科研笔记之激光共聚焦原子力显微镜
1. 材料的生长、鉴别、加工、研究和应用等过程中,形貌、成分和结构的表征是一个关键步骤。2. 本篇笔记以华慧高芯网激光共聚焦原子力显微镜为例,描述该设备在材料表征中的功能与应用。3. 激光共聚焦原子力显微镜结合了常规光学显微镜、激光显微镜和原子力显微镜三种功能。常规光学显微镜和激光显微镜同轴...

布鲁克原子力显微镜重量多少斤
1000㎏。根据查询中国供应商网可知,布鲁克原子力显微镜的规格为重量:1000㎏,样品尺寸和固定方式:150mm直径,真空吸附,15mm厚,可选择垫块的情况下,最高可达40mm厚,马达驱动样品台(X-Y轴):150mmx150mm可观测区域。布鲁克原子力显微镜是一种用于材料科学领域的分析仪器,于2015年9月11日启用。

扫描电镜与原子力显微镜
扫描电镜和原子力显微镜区别在于它们操作的环境不同。扫描电镜需要在真空环境中进行,而原子力显微镜是在空气中或液体环境中操作。因此如果是要测定液体中细微颗粒的形态,afm更为适合一些。通常原子力显微镜扫描含水的试样是把它和扫描探针放在液体中进行的,因为原子力显微镜不是以导电性为基础,所以图像和...

原子力显微镜里面的DMT模型和JKR模型的区别和适用之处
原子力显微镜中DMT模型公式中是有考虑到adhesion的作用,只不过和JKR相比,JKR考虑的是很强的adhesion(跟tip有关),前者的tip小stiffness大,适用adhesion小的情况.后者则相反。若想要了解更详细的信息,可以咨询Park原子力显微镜。其中Park NX-Hybrid WLI,它是有史以来第一款具有内置WLI轮廓仪的AFM,用于...

显微镜有哪些类型
3. 数字显微镜 数字显微镜是一种现代化的显微镜类型,它将观察到的图像通过数字摄像头捕获并转换为数字图像。这种显微镜便于与计算机连接,可以实时观察和记录。数字显微镜广泛应用于教育、科研和医学诊断领域。4. 原子力显微镜 原子力显微镜是一种超高分辨率的显微镜,它能够观察到单个分子的结构和特性。它通过...

平原县15810467244: 原子力显微镜 - 搜狗百科
伏娥硫酸: 原子力显微镜( AFM )的原理是利用针尖与样品表面原子间的微弱作用力来作为反馈信号,维持针尖——样品间作用力恒定,同时针尖在样品表面扫描,从而得知样品表面的高低起伏.AFM 的基本结构与 STM 相似,原子间作用力的检测主要由光杠杆技术来实现.如果探针和样品间有力的作用,悬臂将会弯曲.为检测悬臂的微小弯曲量(位移),采用激光照射悬臂的尖端,四象限探测器就可检测出悬臂的偏转.通过电子学反馈系统使弯曲量保持一定,即控制扫描管Z 轴使作用于针尖——样品间的力保持一定.在扫描的同时,通过记录反馈信号就可以得到样品表面的形貌.

平原县15810467244: AFM的介绍 -
伏娥硫酸: AFM全称Atomic Force Microscope,即原子力显微镜,它是继扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope)之后发明的一种具有原子级高分辨的新型仪器,可以在大气和液体环境下对各种材料和样品进行纳米区域的物理性质包括形貌进行探测,或者直接进行纳米操纵;现已广泛应用于半导体、纳米功能材料、生物、化工、食品、医药研究和科研院所各种纳米相关学科的研究实验等领域中,成为纳米科学研究的基本工具.

平原县15810467244: 简述原子力显微镜的工作原理是什么,有哪些主要部件 -
伏娥硫酸: 原子力显微镜(Atomic Force Microscope ,AFM),一种可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器.它通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质.将一对微弱...

平原县15810467244: 原子力显微镜(AFM)的原理 -
伏娥硫酸:[答案] 原子力显微镜/AFM的基本原理是:将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定,另一端有一微小的针尖,针尖与样品表面轻轻接触,由于针尖尖端原子与样品表面原子间存在极微弱的排斥力,通过在扫描时控制这种力的恒定,带有针尖的微悬臂将对...

平原县15810467244: 原子力显微镜的原理有哪些呢?
伏娥硫酸: 原子力显微镜(AFM)便是结合以上三个部分来将样品的表面特性呈现出来的:在原子力显微镜(AFM)的系统中,使用微小悬臂(cantilever)来感测针尖与样品之间的相互作用,这作用力会使微悬臂摆动,再利用激光将光照射在悬臂的末端,当摆动形成时,会使反射光的位置改变而造成偏移量,此时激光检测器会记录此偏移量,也会把此时的信号给反馈系统,以利于系统做适当的调整,最后再将样品的表面特性以影像的方式给呈现出来

平原县15810467244: 原子力显微镜具体有哪些应用?
伏娥硫酸: 在分子间作用力的支配下,还同时支配着生物体内的各种生理现象、生化现象、药物药理现象,以及离子通道的开放或关闭,受体与配体的结合或去结合,酶功能的激活或抑制等等

平原县15810467244: 原子力显微镜?需要具体参数谢谢RT要需要参数
伏娥硫酸: 一种可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器.它通过检测待测样... 原子力显微镜:是一种利用原子,分子间的相互作用力来观察物体表面微观形貌的新...

平原县15810467244: 有什么关于原子力显微镜的介绍 -
伏娥硫酸: 美国Anasys Instrumets的原子力显微镜afm+不仅可以分析表面形貌,还可以提供热学性能: 即获得样品任何特征区域的转变温度或者转变温度的扫描成像图.机械性能:通过洛伦兹接触共振模式能够提供宽频纳米机械分析 化学性能:如果你选择纳米红外光谱模块,则可以纳米尺度下表征试样化学组成.如果你是做高分子材料微观结构表征,那就最适合了.

平原县15810467244: 原子力显微镜的原理是什么?为什么可以测试非导电样品 -
伏娥硫酸: 原子力显微镜用一个探针在样品表面移动,根据探针的振动在测定样品表面的起伏.这就类似你用手触摸感受物体表面的光滑程度,所以当然不需要样品导电.

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