本文標題："液體中輕敲模式與空氣或真空的輕敲模式-AFM顯微鏡"
發(fā)布者：yiyi ------ 分類(lèi): 行業(yè)動(dòng)態(tài) ------
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液體中輕敲模式與空氣或真空的輕敲模式-AFM顯微鏡
輕敲模式的產(chǎn)生代表AFM技術(shù)的重大進(jìn)步。那些易受損的、與基底
之間結合不緊密的或使用其他AFM模式難以成像的樣品表面，利用這種
有效技術(shù)皆可形成高分辨率的形貌圖像。輕敲模式可以克服在接觸模式
掃描中存在的許多問(wèn)題，如摩擦、粘附、靜電力等。這些問(wèn)題的克服是
通過(guò)使針尖在表面掃描過(guò)程中周期性接觸樣品表面，獲取高分辨率的表
面形貌，然后，將針尖抬離表面避免產(chǎn)生劃跡。輕敲模式可實(shí)現在大氣
壓環(huán)境下操作，以壓電晶體使微懸臂在近共振頻率下發(fā)生高頻振動(dòng)。針
尖不與表面接觸時(shí)，壓電晶體的運動(dòng)使微懸臂在較高振幅下振動(dòng)(一般
大于20nm)。然后發(fā)生共振運動(dòng)的針尖向表面移動(dòng)，直到開(kāi)始接觸或輕
敲表面。在掃描過(guò)程中，垂直共振的針尖瞬間接觸表面，然后抬離，其
振動(dòng)頻率一般為50～500kHz。當高頻振動(dòng)的微懸臂間歇地接觸表面時(shí)，
由于針尖接觸樣品表面而產(chǎn)生的能量損失而造成諧振振幅減小。振幅的
衰減被用來(lái)識別和測定表面結構。
在輕敲模式操作過(guò)程中，微懸臂諧振幅度通過(guò)反饋回路保持恒定。
優(yōu)化的振動(dòng)頻率可用軟件進(jìn)行設定，而針尖作用于樣品上的力是自動(dòng)設
定的，并維持在最低水平。當針尖通過(guò)表面凸起部分，微懸臂在相對狹
小的空間進(jìn)行振動(dòng)，諧振振幅減小。相反，當針尖通過(guò)凹形區，微懸臂
有更大的振動(dòng)空間，振幅增大(接近于自由空間上振幅的極值)。通過(guò)檢
測器測定針尖的諧振振幅，并將其輸入到電子控制器。為了維持針尖振
動(dòng)振幅以及樣品上的作用力為常量，通過(guò)數字反饋回路調節針尖一樣品
間距。
當針尖接觸表面時(shí)，高頻振蕩(50～500kHz)使表面僵硬，針尖一樣
品的粘附力大大減小。輕敲模式實(shí)質(zhì)上防止針尖粘附在表面上，從而避
免了掃描中針尖損傷表面。與接觸模式和非接觸模式不同的是，當針尖
與表面接觸，輕敲模式的針尖有足夠高的諧振幅值來(lái)克服針尖一樣品間
的粘附力。而且，因為針尖作用力是垂直的，剪切力不會(huì )造成表面側移
。輕敲模式另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它的大的線(xiàn)性操作范圍，這使垂直方向控制的
反饋系統非常穩定，可進(jìn)行常規的復驗性樣品的測量。
液體中的輕敲模式與空氣或真空的輕敲模式具有同樣的優(yōu)勢。然而
，在液體中掃描成像，微懸臂正常的共振頻率會(huì )減小。在這種情況下，
整個(gè)液體內的細胞就會(huì )振動(dòng)，驅動(dòng)微懸臂諧振，這與空氣或真空下的輕
敲或非接觸模式不同。在空氣或真空中，微懸臂是自行諧振。當選擇好
適合頻率(通常在5～40kHz)時(shí)，針尖開(kāi)始輕敲樣品，微懸臂振幅減小，
空氣中的輕敲模式操作亦是如此。相應地，在液體中，可使用非常軟的
微懸臂以獲得良好的結果。液體中輕敲模式使用針尖懸臂的彈性常數一
般為0．1N／m，而空氣中微懸臂彈性常數在l～100N／m之間。
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