相关原理

                                                                          AFM工作原理

     AFM是由Binnig等人於1986年所发明的,具有原子级解像能力,可应用於多种材料表面检测,并能在真空、气体或液体环境中操作。

     AFM的关键组成部分是一个头上带有一个用来扫描样品表面的尖细探针的微观悬臂。这种悬臂大小在数十至数百微米,通常由矽或者氮化矽构成,其上载有探针,探针之尖端的曲率半径则在奈米量级。当探针被放置到样品表面附近的地方时,悬臂上的探针头会因为受到样品表面的力而遵从虎克定律弯曲偏移。

     在不同的情况下,这种被AFM测量到的力可能是机械接触力、范德华力、毛吸力、化学键、取向力、静电力、磁力(见磁力显微镜)卡西米尔效应力、溶剂力等等。如图一

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                                                                                          图一、原子间作用力不同其之间能量表示也不同

     通常,偏移会由射在微悬臂上的雷射束反射至光敏二极体阵列而测量到,较薄之悬臂表面常镀上反光材质(如铝)以增强其反射。其他方法还包括光学干涉法、电容法和压电效应法。这些探头通常由采用压电效应的变形测量器而制得。通过惠斯登电桥,探头的形变可以被测得,不过这种方法没有雷射反射法或干涉法灵敏。

     
     AFM可以在不同模式下运行。这些模式可以被分为静态模式(Static Mode,也称接触模式,Contact Mode),或其他一系列动态模式(Dynamic Mode,如非接触模式(Non-Contact Mode)、轻敲模式(Tapping Mode)、侧向力(Lateral Force Mode)模式)。

取自维基百科