本文标题："液体中轻敲模式与空气或真空的轻敲模式-AFM显微镜"
发布者：yiyi ------ 分类: 行业动态 ------
人浏览过-----时间：2016-6-27 13:37:33
液体中轻敲模式与空气或真空的轻敲模式-AFM显微镜
轻敲模式的产生代表AFM技术的重大进步。那些易受损的、与基底
之间结合不紧密的或使用其他AFM模式难以成像的样品表面，利用这种
有效技术皆可形成高分辨率的形貌图像。轻敲模式可以克服在接触模式
扫描中存在的许多问题，如摩擦、粘附、静电力等。这些问题的克服是
通过使针尖在表面扫描过程中周期性接触样品表面，获取高分辨率的表
面形貌，然后，将针尖抬离表面避免产生划迹。轻敲模式可实现在大气
压环境下操作，以压电晶体使微悬臂在近共振频率下发生高频振动。针
尖不与表面接触时，压电晶体的运动使微悬臂在较高振幅下振动(一般
大于20nm)。然后发生共振运动的针尖向表面移动，直到开始接触或轻
敲表面。在扫描过程中，垂直共振的针尖瞬间接触表面，然后抬离，其
振动频率一般为50～500kHz。当高频振动的微悬臂间歇地接触表面时，
由于针尖接触样品表面而产生的能量损失而造成谐振振幅减小。振幅的
衰减被用来识别和测定表面结构。
在轻敲模式操作过程中，微悬臂谐振幅度通过反馈回路保持恒定。
优化的振动频率可用软件进行设定，而针尖作用于样品上的力是自动设
定的，并维持在最低水平。当针尖通过表面凸起部分，微悬臂在相对狭
小的空间进行振动，谐振振幅减小。相反，当针尖通过凹形区，微悬臂
有更大的振动空间，振幅增大(接近于自由空间上振幅的极值)。通过检
测器测定针尖的谐振振幅，并将其输入到电子控制器。为了维持针尖振
动振幅以及样品上的作用力为常量，通过数字反馈回路调节针尖一样品
间距。
当针尖接触表面时，高频振荡(50～500kHz)使表面僵硬，针尖一样
品的粘附力大大减小。轻敲模式实质上防止针尖粘附在表面上，从而避
免了扫描中针尖损伤表面。与接触模式和非接触模式不同的是，当针尖
与表面接触，轻敲模式的针尖有足够高的谐振幅值来克服针尖一样品间
的粘附力。而且，因为针尖作用力是垂直的，剪切力不会造成表面侧移
。轻敲模式另一个优点是它的大的线性操作范围，这使垂直方向控制的
反馈系统非常稳定，可进行常规的复验性样品的测量。
液体中的轻敲模式与空气或真空的轻敲模式具有同样的优势。然而
，在液体中扫描成像，微悬臂正常的共振频率会减小。在这种情况下，
整个液体内的细胞就会振动，驱动微悬臂谐振，这与空气或真空下的轻
敲或非接触模式不同。在空气或真空中，微悬臂是自行谐振。当选择好
适合频率(通常在5～40kHz)时，针尖开始轻敲样品，微悬臂振幅减小，
空气中的轻敲模式操作亦是如此。相应地，在液体中，可使用非常软的
微悬臂以获得良好的结果。液体中轻敲模式使用针尖悬臂的弹性常数一
般为0．1N／m，而空气中微悬臂弹性常数在l～100N／m之间。
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