文档介绍：扫描力显微镜
0510353 王晓煜
扫描力显微镜(SFM)的工作原理
SFM的操作模式
SFM的成像模式
原子力显微镜(AFM)结构
微悬臂及其形变检测
1. SFM的工作原理
2. SFM的操作模式
. 恒力模式
使用最广泛、最容易理解
通过反馈回路来保持微悬臂形变量不变
通过反馈回路的输出变化测量Z轴方向的运动
因为没有使用反馈回路,所以可以采用更高的扫描速度
. 恒梯度模式
微悬臂是振动的,调制频率选在共振频率附近
控制振幅可以保持共振频率f。由,其中F’是力梯度,k是微悬臂弹性系数,控制共振频率就能使探针沿F’恒定的轨迹运动
. 谱学模式
在测量范围内选几个点测量力-距离曲线
这种方式除了能对表面成像外,通过力-距离曲线还能测量表面各种相互作用(范德华力、静电力、氢键力等)
. 接触模式(空气和液体中)
电子间的库仑排斥力,通常为10-8~10-11 N
通常可产生稳定、高分辨图像
在研究低弹性模量样品时可能对样品或针尖产生较大变形,从而可能在图像中出现假象
在液体中测量可以克服与毛细力有关的问题
. 非接触模式
探针在样品表面上方5~20nm距离处扫描
很弱的长程力——范德华吸引力
为提高信噪比,在针尖加小振荡信号,通过保持频率或振幅一定来控制针尖与样品间距
实际上,针尖很容易被样品表面吸附气体的表面压吸附,造成图像不稳定和对样品的破坏。因此非接触模式实际操作较困难
. 轻敲模式
介于接触模式和非接触模式之间
微悬臂也是振动的,并具有比非接触模式更大的振幅(大于20nm),针尖在振荡中间断地与样品接触
不断调整针尖—样品间距
来控制振幅一定,从而得
到表面形貌
在一定程度上解决了针尖
易粘附到样品表面的问题,
并减小扫描过程中针尖对
样品的破坏