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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) 微懸臂長度盡可能短;

(5) 微懸臂帶有能夠通過光學(xué)、電容或隧道電流方法檢測其動(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,日、美等國相繼展開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。

總的來說,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器,可以測量微懸臂的微小變形,這樣就實(shí)現(xiàn)了通過檢測樣品與探針之間的原子排斥力來反映樣品表面形貌和其他表面結(jié)構(gòu)。

再來介紹下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5萬～50萬次。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設(shè)備、先進(jìn)的醫(yī)療儀器。飛時(shí)曼作為國內(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。