什么是原子力显微镜(Atomic Force Microscope (AFM))？

原子力显微镜（AFM）是一种非常精密的显微镜，它用纳米级的尖端快速移动探针来成像样品。这与光学显微镜不同，光学显微镜用反射光来成像样品。原子力显微镜的分辨率比光学显微镜高得多因为探测器的尺寸远小于可见光的最佳波...

原子力显微镜（AFM）是一种非常精密的显微镜，它用纳米级的尖端快速移动探针来成像样品。这与光学显微镜不同，光学显微镜用反射光来成像样品。原子力显微镜的分辨率比光学显微镜高得多因为探测器的尺寸远小于可见光的最佳波长。在超高真空中，原子力显微镜可以成像单个原子，其极高的分辨率使原子力显微镜受到纳米技术领域研究人员的欢迎，它通过测量探针和样品之间的量子隧穿程度间接成像表面，在原子力显微镜中，探针要么直接接触表面，要么测量探针和样品之间的初始化学键合。原子力显微镜使用带有探针尖端的微型悬臂梁，其尺寸以纳米为单位。原子力显微镜以两种模式之一工作：接触（静态）模式和动态（振荡）模式。静态模式下模式下，探针保持静止，而在动态模式下则振荡。当AFM靠近或接触表面时，悬臂梁会偏转。通常，悬臂梁顶部是反射激光的反射镜。激光反射到光电二极管上，精确测量其偏转。当AFM针尖的振动或位置发生变化时，它会被记录在光电二极管中，并形成图像。有时会使用更奇特的替代方法，如光学干涉法、电容传感或压阻（机电）探针头。在原子力显微镜下，单个原子看起来像矩阵中的模糊团要提供这样的分辨率，需要一个超高真空环境和一个非常坚硬的悬臂梁，这样可以防止它在近距离内粘在表面上。刚性悬臂梁的缺点是需要更精确的传感器来测量偏转程度。扫描隧道显微镜，另一种流行的高精度显微镜，通常比原子力显微镜有更好的分辨率，但原子力显微镜的一个优点是，它们可以在液体或气体环境中使用，而扫描隧道显微镜必须在高真空下工作。这允许湿样品的成像，特别是生物组织。当在超高真空和刚性悬臂梁中使用时，原子力显微镜的分辨率与STM相似

发表于 2020-09-18 07:58
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分类：科学教育

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