原子力顯微鏡ppt課件(2)(編輯修改稿)
2025-02-10 10:24 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 納米科學(xué)與技術(shù) 第 3章 原子力顯微鏡 k ( z zA ) = F ( z ) ]30[32 88224212zzR??????? ???]30[)( 88220 zzFzzk A?? ???]30[ 88220zzkFzzA?? ???]210[)(21 7702zzFzzku AT??? ????系統(tǒng)的總能量 uT ，應(yīng)是針尖－試件相互作用能與懸臂彎曲勢(shì)能之和 ZA Z 機(jī)械制造及自動(dòng)化系 納米科學(xué)與技術(shù) 第 3章 原子力顯微鏡 機(jī)械制造及自動(dòng)化系 納米科學(xué)與技術(shù) 第 3章 原子力顯微鏡 毛細(xì)力和 AFM在液體中測(cè)量 1. 試件表面的吸附層 物理吸附 化學(xué)吸附 親水 疏水 機(jī)械制造及自動(dòng)化系 納米科學(xué)與技術(shù) 第 3章 原子力顯微鏡 2. 毛細(xì)力及其對(duì) AFM測(cè)量的影響 rRhF a /2 ???在 R = 50～ 100 nm， 相對(duì)濕度在 40～ 80％ 時(shí) ，毛細(xì)力大約在幾十 nN數(shù)量級(jí) 。 3. 液體中針尖 － 試件間的相互作用力 探針和試件都浸入液體內(nèi)進(jìn)行測(cè)量時(shí) ，可以完全消除毛細(xì)現(xiàn)象 ， 因此可不受毛細(xì)力的干擾 ， 使測(cè)量時(shí)的作用力大大減小 ， 而且可以： 1)檢測(cè)軟質(zhì)試件； 2)可以觀察檢測(cè)活的生物細(xì)胞； 3)可以觀察研究 “ 固液界面 ” 。 機(jī)械制造及自動(dòng)化系 納米科學(xué)與技術(shù) 第 3章 原子力顯微鏡 現(xiàn)在還不能完全控制 AFM在液體中不同條件時(shí)的針尖－試件間的相互作用力 ， 作用機(jī)理也不完全清楚 。 但 AFM在液體中測(cè)量 ， 因消除了毛細(xì)力 ， 可以使針尖－試件間的作用力 ， 比在真空中測(cè)量降低兩個(gè)數(shù)量級(jí) 。 這對(duì)檢測(cè)柔軟生物細(xì)胞 ， 低彈性模數(shù)的軟質(zhì)材料極為重要 。 4. 在液體中 AFM的檢測(cè) 機(jī)械制造及自動(dòng)化系 納米科學(xué)與技術(shù) 第 3章 原子力顯微鏡 機(jī)械制造及自動(dòng)化系 納米科學(xué)與技術(shù) 第 3章 原子力顯微鏡 水下 Au111)的 AFM圖像 (Manne,1990) 原子分辨率的起伏幅度約 1 197。 DNA的 AFM圖像 (Digital Instruments) 機(jī)械制造及自動(dòng)化系 納米科學(xué)與技術(shù) 第 3章 原子力顯微鏡 3. 5 影響 AFM測(cè)量精度的若干問(wèn)題分析 1. 探針作用力引起的試件表面變形 2. 微懸 臂 對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響 1]1111[ ?????sgtc kkkkk1]111[ ????sgti kkkkhkk kizic????機(jī)械制造及自動(dòng)化系 納米科學(xué)與技術(shù) 第 3章 原子力顯微鏡 1)在 AFM采用接觸測(cè)量時(shí) ， ki 0， 實(shí)測(cè)高度 Δz將小于試件表面真實(shí)的起伏 。 2)在 AFM采用恒力測(cè)量模式時(shí) ， 針尖一試件間的相互作用力需保持不變 。 當(dāng)檢測(cè)中作用力發(fā)生變化 kiΔh時(shí) ， 反饋系統(tǒng)通過(guò)改變 Δz,使懸臂的變形力產(chǎn)生變化 , 而達(dá)到平衡 ： kc (Δz – Δh) = ki Δh hkkzci ??????? ??? 13)在 AFM測(cè)量時(shí) , 針尖的預(yù)置力越大 ， 縱向測(cè)量結(jié)果的放大作用也越大 ， 即縱向畸變也增大 。 為減小測(cè)量誤差 ， 應(yīng)盡量采用小的針尖預(yù)置力 。 4) AFM測(cè)量結(jié)果的縱向放大量 （ 畸變 ） 和微懸臂的剛度有關(guān) 。 在采用等間隙測(cè)量模式時(shí) ， 從式中可看 ， 采用剛度 kc較低的微懸臂較為有利 ， 可以減小縱向測(cè)量誤差 。 但如采用恒力測(cè)量模式時(shí) ， 從式 (422)看 ， 為減小縱向測(cè)量誤差 , 應(yīng)采用剛度較高的微懸臂 ， 和采用等間隙測(cè)量模式時(shí)正好相矛盾 。 因此可知 ，微懸臂剛度的選擇和 AFM的測(cè)量模式有關(guān) 。 故在恒力測(cè)量模式時(shí) ， 測(cè)出的試件廓形高低 , 大于真實(shí)的高低 ， 即測(cè)量結(jié)果在垂直方向有放大作用 ，造成測(cè)量廓形的誤差 機(jī)械制造及自動(dòng)化系 納米科學(xué)與技術(shù) 第 3章 原子力顯微鏡 3. 探針尖曲率半徑對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響 使用商品的 Si3N4四棱錐探針尖檢測(cè)所獲得的聚酰亞胺薄膜 AFM圖像 使用 ZnO晶須作探針尖檢測(cè) ， 所獲 的聚酰亞胺薄膜 AFM圖像 機(jī)械制造及自動(dòng)化系 納米科學(xué)與技術(shù) 第 3章 原子力顯微鏡 4. 試件表面廓形高低起伏不平對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響 1) 純幾何的測(cè)量誤差 , 即針尖和試件表面接觸點(diǎn)改變 ， 造成的測(cè)量誤差 。 ； 2) 針尖 –試件間的橫向作用力 , 使探針彎曲 , 造
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