文档介绍：食品化学综述
原子力显微技术及其在多糖中的应用
原子力显微镜
一、概述
光学显微镜分辨率一般仅能达到µm级水平。
电子显微镜，以投射或反射的方式成像，最高分辨率可达 5nm。但同样只能获得样品表面的二维信息。
1986年，Binning，Quate 和 Cerber 发明了第一台原子力显微镜(atomic force microscope，AFM)。AFM可以用于观察物质表面总电子密度的形貌，弥补了扫描隧道显微镜(STM)不能观测非导电样品的缺陷。同时，AFM超越了光和电子波长对显微镜分辨率的限制，可在三维立体上观察物质的形貌和尺寸，并能获得探针与样品相互作用的信息。
原子力显微镜与前面的两种显微镜相比有明显不同，它用一个微小的样品探针来“摸索〞微观世界。在立体三维上观察物质的形貌。并能获得探针与样品相互作用的信息。典型AFM的侧向分辨率〔x，y方向〕可达到2nm，垂直分辨率〔z方向〕小于。
特点：操作容易、样品准备简单、操作环境不受限制、分辨率高等优点。
二、基本原理
它是用微小的探针“摸索〞样品表面来获得信息。当针尖接近样品时，针尖受到力的作用使悬臂发生偏转或振幅改变。悬臂的这种变化经检测系统检测后转变成电信号传递给反馈系统和成像系统，记录扫描过程中的一系列探针变化就可以获得表面的信息图像。仪器包括检测系统，扫描系统和反馈系统。(如图1〕
1、检测系统
悬臂的偏转或振幅改变可以通过多种方式检测，包括：光衍射法、光干涉法、隧道电流法、电容检测法等。目前AFM系统中常用的是激光反射检测系统，简单灵敏。此系统由探针、激光发生器和光检测器组成。
1〕探针〔AFM检测器的关键部分〕。
由悬臂和悬臂末端的针尖组成
2〕光检测器
2、扫描系统
3、反馈控制系统

其功能主要有：
1〕提供控制压电转换器x－y方向扫描的驱动电压；
2〕在恒力模式下维持来自显微镜检测环路输入模拟信号在一恒定数值。
恒力模式
反馈模式
恒高度模式
三、AFM的基本成像模式
包括以下4种：
接触式〔contact mode〕
非接触式(non- contact mode〕
敲击式〔tapping mode〕
升降式〔lift mode〕
1)接触式成像模式
在此模式中，针尖与样品表面进行“软接触〞。当探针逐渐靠近样品时，探针表面原子与样品表面原子先相互吸引，一直到原子间电子云相互静电排斥。这种静电排斥随探针与样品表面原子的进一步靠近，逐渐抵消原子间的吸引力。当原子间距离小于1nm，约为化学键长时，范德华力为0。
在力学曲线中有5个区域,从ⅰ开始,这是探针和样品相距较远,它们之间没有什么作用力,悬臂也不会发生偏转;ⅱ当探针与样品进一步靠近,它们之间出现相互引力和斥力,从而导致悬臂发生偏转,这时斥力相互作用越来越明显;ⅲ当探针和样品接触时,悬臂偏转更加明显,作用力呈线性增加; ⅳ当达到最大偏转时,探针不再前进,开始回缩,此时受到黏滞力为主的各种力的作用,延缓了样品和探针的分离,ⅴ最后探针移动到其与样品的距离足以使悬臂的偏转重新为0的位置.