化工儀器網手機版
移動端訪問更便捷
一文帶你了解原子力顯微鏡
2020年06月09日 11:13:02
來源：化工儀器網 點擊量：5237
原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy，AFM)是一種可用來研究包括絕緣體在內的固體材料表面結構的分析儀器。它通過檢測待測樣品表面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面結構及性質。將一對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，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。掃描樣品時，利用傳感器檢測這些變化，就
【化工儀器網 技術指導】原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy，AFM)是一種可用來研究包括絕緣體在內的固體材料表面結構的分析儀器。它通過檢測待測樣品表面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面結構及性質。將一對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，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。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面形貌結構信息及表面粗糙度信息。
原子力顯微鏡(的基本原理是：將一個對微弱力極敏感的微懸臂一端固定，另一端有一微小的針尖，針尖與樣品表面輕輕接觸，由于針尖尖端原子與樣品表面原子間存在極微弱的排斥力，通過在掃描時控制這種力的恒定，帶有針尖的微懸臂將對應于針尖與樣品表面原子間作用力的等位面而在垂直于樣品的表面方向起伏運動。利用光學檢測法或隧道電流檢測法，可測得微懸臂對應于掃描各點的位置變化，從而可以獲得樣品表面形貌的信息。
關于原子力顯微鏡(AFM)系統可分成三個部分：力檢測部分、位置檢測部分、反饋系統。
力檢測部分：
在原子力顯微鏡(AFM)的系統中，所要檢測的力是原子與原子之的范德華力。所以在本系統中是使用微小懸臂(cantilever)來檢測原子之間力的變化量。這微小懸臂有一定的規格，例如：長度、寬度、彈性系數以及針尖的形狀，而這些規格的選擇是依照樣品的特性，以及操作模式的不同，而選擇不同類型的探針。
位置檢測部分：
在原子力顯微鏡(AFM)的系統中，當針尖與樣品之間有了交互作用之后，會使得懸臂cantilever擺動，所以當激光照射在cantilever的末端時，其反射光的位置也會因為cantilever擺動而有所改變，這就造成偏移量的產生。在整個系統中是依靠激光光斑位置檢測器將偏移量記錄下并轉換成電的信號，以供SPM控制器">控制器作信號處理。
反饋系統：
在原子力顯微鏡(AFM)的系統中，將信號經由激光檢測器取入之后，在反饋系統中會將此信號當作反饋信號，作為內部的調整信號，并驅使通常由壓電陶瓷管制作的掃描器做適當的移動，以保持樣品與針尖保持合適的作用力。
原子力顯微鏡(AFM)便是結合以上三個部分來將樣品的表面特性呈現出來的：在原子力顯微鏡(AFM)的系統中，使用微小懸臂(cantilever)來感測針尖與樣品之間的交互作用，這作用力會使cantilever擺動，再利用激光將光照射在cantilever的末端，當擺動形成時，會使反射光的位置改變而造成偏移量，此時激光檢測器會記錄此偏移量，也會把此時的信號給反饋系統，以利于系統做適當的調整，后再將樣品的表面特性以影像的方式給呈現出來。
相對于掃描電子顯微鏡，原子力顯微鏡具有許多優點。不同于電子顯微鏡只能提供二維圖像，AFM提供真正的三維表面圖。同時，AFM不需要對樣品的任何特殊處理，如鍍銅或碳，這種處理對樣品會造成不可逆轉的傷害。第三，電子顯微鏡需要運行在高真空條件下，原子力顯微鏡在常壓下甚至在液體環境下都可以良好工作。這樣可以用來研究生物宏觀分子，甚至活的生物組織。原子力顯微鏡與掃描隧道顯微鏡(Scanning Tunneling Microscope)相比，由于能觀測非導電樣品，因此具有更為廣泛的適用性。當前在科學研究和工業界廣泛使用的掃描力顯微鏡，其基礎就是原子力顯微鏡。
但是原子力顯微鏡也有一定的缺點，和掃描電子顯微鏡(SEM)相比，原子力顯微鏡的缺點在于成像范圍太小，速度慢，受探頭的影響太大。
上一篇
下一篇
相關閱讀 Related Reading
查看更多+-
近日，安徽農業大學就“安徽農業大學農業科學合肥觀測實驗站建設設備采購項目”，預算金額為281萬元。2025-05-06 09:27:22
-
云集超千家全球知名光學企業， CIOE精密光學展&攝像頭技術及應用展展示產業全鏈
第二十六屆中國國際光電博覽會(CIOE中國光博會)將于2025年9月10-12日在深圳國際會展中心舉辦,匯聚光學全產業鏈板塊的優質...2025-04-28 16:11:04 -
近日，廣州大學委托廣州市政府采購中心組織公開招標，采購生物顯微鏡、冷藏箱柜、離心機等儀器設備，預算338.7萬元。2025-04-28 10:16:28
-
浙江中醫藥大學擬采購一批實驗設備，包括實驗動物能量代謝監測系統、倒置熒光顯微鏡等，預算590萬元。2025-04-27 09:09:19
-
近日，廣州大學就“廣州大學2025年環境科學與工程學院實驗室設備購置項目”發布公開招標公告，預算金額為202.838萬元。2025-04-25 09:12:20
-
近日，石河子大學就“石河子大學紅花產業研究院基礎條件平臺建設-實驗專用儀器設備采購項目”發布公開招標公告，預算金額為346.236...2025-04-18 09:35:53
版權與免責聲明
- ①凡本網注明“來源：化工儀器網”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網絡有限公司-化工儀器網合法擁有版權或有權使用的作品，未經本網授權不得轉載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經本網授權使用作品的，應在授權范圍內使用，并注明“來源：化工儀器網”。違反上述聲明者，本網將追究其相關法律責任。
- ②本網轉載并注明自其他來源（非化工儀器網）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責，不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時，必須保留本網注明的作品第一來源，并自負版權等法律責任。
- ③如涉及作品內容、版權等問題，請在作品發表之日起一周內與本網聯系，否則視為放棄相關權利。
