原子力顯微鏡研究的一些基本術語解釋
點擊次數：2026 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，產生的相互作用，以懸臂偏轉形式檢測。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，反射光產生偏轉，使用位敏光電檢測器偏轉角。然后通過計算機對采集到的數據進行處理，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）我們應了解一些基本的術語：
1.卡西米爾效應
金屬導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。這個值與導體和介電材料的形狀及位置相關，因此卡西米爾效應表現就成了與這些屬性相關的力。
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構，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生的側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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