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聯繫模式和 TappingMode 基本強制顯微學根本性

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聯繫模式 AFM
TappingMode AFM
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基本強制顯微學 (AFM)是用於的技術分析表面在非常高分辨率。 被帶領進入與這個範例的幾乎接近分析鋒利的探測。 探測和範例然後被移動相對彼此在光柵模式,并且數量被評定在謹慎地點 (像素) 的一個序列方式。 圖 1 在 AFM 系統顯示探測的概要。

懸臂式技巧集合的圖 1. 用於 AFM 的概要。

技巧和範例表面之間的交往通過監控附上懸臂的自由末端的位移評定。 有完成此的幾個模式。 懸臂的固定的末端可以是展開的或者靜態或在啟動動態想像模式的一個小的致動器。 懸臂式/探測是一個被修改的古典閉環反饋系統的一部分在其運算時 (參見圖 2)。

圖 2. 控制在 AFM 的反饋環路的結構圖交往強制。

通過懸臂式位移傳感器被評定的技巧範例交往是這個外部干擾。 用戶輸入取決於這個大小,這個調整點值。 在常規 AFM 調整點表示想像強制。 期望調整點通過處理發生的錯誤調整點和實際值之間的信號 (或區別認識到) 由驅動 (PID) z 壓力使錯誤信號減到最小的按比例集成微分反饋管理員。

聯繫模式 AFM

聯繫模式是不僅最容易的 AFM 模式要瞭解的,而且另外的模式的根本基本類型作為掃描電容模式 (SCM)、掃描擴展電阻模式 (SSRM)等等。 一個典型的 AFM 懸臂在表 3. 顯示。

懸臂的圖 3. 技巧範例強制造成的偏折

這根槓桿的小的 (有角) 如圖 4. 所顯示,移動由被反射懸臂并且處理在已分解光電探測器上的激光通常評定。

圖 4. 光源、懸臂和重新召集輕槓桿 AFM 檢測系統的基本成分的照片探測器概要。

強制距離曲線是解釋聯繫模式的基本的 AFM 運算。 強制曲線的概要在表 5. 表示。

圖 5. 強制距離曲線。 這個途徑 (紅色) 和在右邊提取 (藍色) 曲線顯示。 注意總聯絡強制依靠黏附力以及應用的負荷。

在他們自己的強制曲線顯示各種各樣的範例屬性,例如黏附力和標準。 強制數量想像模式在對強制曲線的像素由像素分析基礎上。 但是它不使用的經常歸結於其慢速。 最一般強制曲線是與任何 SPM 想像的表單的組合 「點和射擊」方式。

保留調整點常數,當光域掃描相對這個的技巧和的範例,聯繫模式想像進行時。 這裡這個缺點是在這個範例施加的這個側力可以相當高。 這可能導致範例故障或相對地鬆散附上對象的移動。 對該問題的一個解決方法將擺動懸臂在想像期間,導致 TappingMode 想像。

TappingMode AFM

問題的有在懸臂和表面非常高側向解決方法之間的高側向強制可以由有只短時間解決技巧接觸表面,因而避免側力和阻力的問題在表面間。 因此此模式指 TappingMode AFM

懸臂的一條典型的響應曲線在表典型的 TappingMode 運算進行使用調幅檢測與封鎖行動放大器的 6. 顯示。

圖 6. 一個 TappingMode 懸臂的共鳴曲線在和接近表面上。 注意共鳴轉移降低頻率并且陳列在高度的下落。

直接強制沒有在 TappingMode 被評定。 在圖顯示的曲線 7 上通過添加短程排斥和遠程吸引力修建。

圖 7. 顯示一個擺動的懸臂的行動的強制曲線在 TappingMode。

強制曲線或直接強制在這個技巧和這個範例之間沒有由 TappingMode AFM 實際上評定,當體驗交往時。 TappingMode AFM 擺動反覆在此曲線,配合,不用在強制和許多交往仅一種平均回應的直接控制中,雖然封鎖行動放大器報告。

當這個技巧和範例互相處理時,懸臂式高度的減少可以被評定。 雖然這不是不利的,它制約在可以被獲取和毫不含糊地被分配到某一範例屬性的範例地勢之外的信息。

在 TappingMode 運算的本能上不穩定的反饋情形使難自動化某些掃描調整。 當去遠離一種穩定情形時,強制可能變化。 越高技巧高度,越高在想像強制存儲的在槓桿和能源。 漂移由於溫度變化並且/或者液面更改影響在流體的運算。

調整反饋系統達到從 AFM 的可靠信息是重要的。 因為 TappingMode 有複雜擺動的系統,聯繫模式掃描比 TappingMode 掃描可以更加容易地被控制。

當過去嘗試被做了在 TappingMode 時自動地調整想像參數,沒有範例的清楚的範圍的其他證明的方法通常學習與 AFMs,因為 TappingMode 運行以懸臂式諧振頻率,懸臂式動力是相對地複雜的。

開發的動力嚴格取決於範例屬性。 因為參數的優化這個範例的每個部分的是非常困難的,這個範例的困難部分的反饋動擺可能由這個範例的軟的部分的一個調整的反饋環路也造成。 而且,很長時間常數 (毫秒) 懸臂式共鳴也防止瞬間優化在每想像點。 聯繫模式想像直接力控制和可用的信息因而被添加的在 TappingMode 丟失。 TappingMode,然而,任意提供側力想像的不容置疑的福利,迄今做它在 AFM 的統治想像模式。

關於 Bruker

Bruker 納諾表面提供從他們的穩健設計和易用的其他商業可用的系統引人注意,維護最高分辨率的基本強制顯微鏡/掃描探測顯微鏡 (AFM/SPM) 產品。 NANOS 評定的題頭,是所有我們的儀器的一部分,使用評定的懸臂式偏折一臺唯一光導纖維的干涉儀,如此做設置協定它大於一個標準研究顯微鏡目的沒有。

此信息是來源,覆核和適應從 Bruker 納諾表面提供的材料。

關於此來源的更多信息,请請參觀 Bruker 納諾表面。

Comments

  1. Leila Pasha Leila Pasha United States says:

    Hi , i'm looking a mode that tip doesn't probe the surface.
    i want to measure adhesion force in just one point of surface and i don't need and image. but i don't know how to do that

    • Pankaj Pardeshi Pankaj Pardeshi India says:

      Hi,
      For adhesion force measurement by AFM following paper will definitely help you
      Environ. Sci. Technol., 2004, 38 (17), pp 4683–4693

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