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今天為大家解析AFM原子力顯微鏡的核心部件。我們都知道AFM原子力顯微鏡的發(fā)明，使的樣品不再局限于導(dǎo)電樣品,讓科研人員能夠觀測(cè)非導(dǎo)電樣品的表面結(jié)構(gòu),且不需要用導(dǎo)電薄膜覆蓋,其應(yīng)用領(lǐng)域更為廣闊。

而AFM原子力顯微鏡的核心部件是力的傳感器件,包括微懸臂(Cantilever)和固定于其一端的針尖。

微懸臂和針尖在原子力顯微鏡中起到了重中之重的作用，它們是決定AFM原子力顯微鏡靈敏度的核心。

在科研實(shí)驗(yàn)中，為了得到更真實(shí)更高分辨率的樣品表面形貌，就要提高原子力顯微鏡的靈敏度，使AFM能夠準(zhǔn)確地接收到針尖與樣品表面之間微弱的相互作用力的變化，微懸臂的設(shè)計(jì)就要滿足以下條件:

(1) AFM使很小的力就可以產(chǎn)生可觀測(cè)的位移，所以微懸臂要擁有較低的力學(xué)彈性系數(shù);

(2) 較高的力學(xué)共振頻率;

(3) 針尖與樣品表面的摩擦不會(huì)使它發(fā)生彎曲，所以要擁有高的橫向剛性;

(4) 微懸臂長(zhǎng)度盡可能短;

(5) 微懸臂帶有能夠通過(guò)光學(xué)、電容或隧道電流方法檢測(cè)其動(dòng)態(tài)位移的鏡子或電極;

(6) 針尖盡可能尖銳，末端的直徑一般只有十幾個(gè)納米。

微懸臂和針尖的不斷改進(jìn)發(fā)展的過(guò)程，實(shí)際上是促進(jìn)了AFM原子力顯微鏡的發(fā)展。一般AFM的微懸臂采用硅、氧化硅及氮化硅(Si3N4)。但近年來(lái),日、美等國(guó)相繼展開(kāi)了把壓電微懸臂代替普通微懸臂用于AFM的研究,取得了很好的效果。

總的來(lái)說(shuō),原子力顯微鏡工作原理就是將探針裝在一彈性微懸臂的一端,微懸臂的另一端固定,當(dāng)探針在樣品表面掃描時(shí),探針與樣品表面原子間的排斥力會(huì)使得微懸臂輕微變形,這樣微懸臂的微小變形就可以作為探針和樣品間排斥力的直接量度。一束激光經(jīng)微懸臂的背面反射到光電檢測(cè)器,可以測(cè)量微懸臂的微小變形,這樣就實(shí)現(xiàn)了通過(guò)檢測(cè)樣品與探針之間的原子排斥力來(lái)反映樣品表面形貌和其他表面結(jié)構(gòu)。

再來(lái)介紹下AFM的3種工作模式:

1. 接觸模式：有分辨率高的特點(diǎn),但是容易“刮傷”被測(cè)樣品表面,且且還會(huì)因?yàn)樘结樑c樣品表面產(chǎn)生的粘滯力造成一定的圖像失真;

2. 非接觸模式：避免接觸式的缺點(diǎn),但由于探針和樣品間不接觸，所以探針與樣品表面距離較大、作用力太小,造成分辨率降低,還帶來(lái)因表面張力干涉而造成圖像變形的可能性;

3. 輕敲模式，是新發(fā)明的一種較為先進(jìn)的模式,它是采取探針垂直樣品表面高頻振動(dòng),交替地讓針尖與樣品表面“接觸”和“抬高”。這種交替通常每秒鐘5萬(wàn)～50萬(wàn)次。這種模式結(jié)合了上述兩種模式的優(yōu)點(diǎn),既不損壞樣品表面又有較高的分辨率。是現(xiàn)在比較推崇的一種方式。

蘇州飛時(shí)曼精密儀器有限公司成立于2013年，在2015年，公司獲得江蘇省企業(yè)認(rèn)證，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)30多項(xiàng)，研發(fā)的多款產(chǎn)品被評(píng)為產(chǎn)品，并通過(guò)CE、ISO9001、SGS認(rèn)證。公司的核心研究方向?yàn)楣?、機(jī)、電、算一體化的微納米檢測(cè)設(shè)備、先進(jìn)的醫(yī)療儀器。飛時(shí)曼作為國(guó)內(nèi)自主品牌、原子力顯微鏡廠家，其主要產(chǎn)品有：原子力顯微鏡系列（多模式原子力顯微鏡 FM-Nanoview1000AFM、一體式原子力顯微鏡 FM-Nanoview6800AFM、拉曼原子力顯微鏡一體機(jī) FM-NanoviewRa-AFM、光學(xué)原子力顯微鏡一體機(jī) FM-NanoviewOp-AFM、教學(xué)型原子力顯微鏡 FM-Nanoview T-AFM、教學(xué)型掃描隧道顯微鏡 FM-NanoviewT-STM、工業(yè)型原子力顯微鏡 FM-NanoviewLS-AFM、拉曼光譜儀RM5000、拉曼光譜儀RM8000、拉曼光譜儀RM9000）。公司自主研發(fā)的原子力顯微鏡基本都具備輕敲模式，且作為國(guó)內(nèi)自主研發(fā)生產(chǎn)的原子力顯微鏡廠家，只是選配與訂做。