原子力显微镜通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定,另一端的微小针尖接近样品,这时它将与其相互作用,作用力将使得微悬臂发生形变或运动状态发生变化。扫描样品时,利用传感器检测这些变化,就可获得作用力分布信息,从而以纳米级分辨率获得表面形貌结构信息及表面粗糙度信息。
原子力显微镜的作用特点:
1.高分辨率成像:能够以原子级或接近原子级的分辨率观察样品表面,提供详细的三维表面形貌图像。这有助于科研人员更深入地了解物质表面的微观结构。
2.广泛适用性:AFM适用于各种材料和样品,包括导体、半导体和绝缘体。这大大扩展了其在不同领域的应用范围。
3.非破坏性测量:与传统的电子显微镜相比,AFM不需要对样品进行导电处理或特殊处理,从而避免了对样品的损伤。这使得它成为研究生物分子等敏感样品的理想工具。
4.多功能性:除了表面形貌成像外,AFM还可以用于测量样品表面的力学性质、电学性质和磁学性质等。这为科研人员提供了更多的分析手段。
5.环境适应性强:AFM可以在常压下甚至在液体环境下工作,这对于研究生物宏观分子和活的生物组织具有重要意义。
原子力显微镜的使用注意事项:
-保持实验室的整洁和安静,任何微小的振动或颗粒都可能对观察结果产生影响。
-防止粉尘和霉菌的侵入,可以使用干燥剂和过滤器来控制湿度和空气质量。
-温度要保持稳定,因为温度变化也可能引起样品的漂移和扭曲。
-样品必须干净,避免任何污染物或留下残留物。
-样品的表面应当光滑均匀,避免存在凹坑或裂纹,否则会影响扫描结果。
-在样品放置前,可以使用酒精或其他清洁剂清洁以确保表面干净。
-合理设置和控制相关参数,如扫描速度、扫描范围、扫描力的选择等,以确保获得准确的数据。
-应根据具体需要选择合适的扫描模式,例如常用的接触式模式、非接触式模式或接近力模式。