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原子力顯微鏡是如何檢測(cè)樣品表面的?

點(diǎn)擊次數(shù):1513  更新時(shí)間:2023-02-13
  原子力顯微鏡一種可用來(lái)研究包括絕緣體在內(nèi)的固體材料表面結(jié)構(gòu)的分析儀器。它通過(guò)檢測(cè)待測(cè)樣品表面和一個(gè)微型力敏感元件之間的極微弱的原子間相互作用力來(lái)研究物質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。將一對(duì)微弱力敏感的微懸臂一端固定,另一端的微小針尖接近樣品,這時(shí)它將與其相互作用,作用力將使得微懸臂發(fā)生形變或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。
  原子力顯微鏡是利用檢測(cè)樣品表面與細(xì)微的探針尖之間的相互作用力(原子力)測(cè)出表面的形貌。
  探針尖在小的軔性的懸臂上,當(dāng)探針接觸到樣品表面時(shí),產(chǎn)生的相互作用,以懸臂偏轉(zhuǎn)形式檢測(cè)。樣品表面與探針之間的距離小于3-4nm,以及在它們之間檢測(cè)到的作用力,小于10-8N。激光二極管的光線聚焦在懸臂的背面上。當(dāng)懸臂在力的作用下彎曲時(shí),反射光產(chǎn)生偏轉(zhuǎn),使用位敏光電檢測(cè)器偏轉(zhuǎn)角。然后通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,從而得到樣品表面的三維圖象。
  完整的懸臂探針,置放于在受壓電掃描器控制的樣品表面,在三個(gè)方向上以精度水平0.1nm或更小的步寬進(jìn)行掃描。一般,當(dāng)在樣品表面詳細(xì)掃繪(XY軸)時(shí),懸臂的位移反饋控制的Z軸作用下保存固定不變。以對(duì)掃描反應(yīng)是反饋的Z軸值被輸入計(jì)算機(jī)處理,得出樣品表面的觀察圖象(3D圖象)。
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