原子力顯微鏡ppt課件(2)-文庫吧資料
2025-01-20 10:24本頁面
【正文】 質(zhì)材料極為重要 。 機械制造及自動化系 納米科學與技術 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的針尖－試件間的相互作用力 ， 作用機理也不完全清楚 。 4） AFM的接觸測量和不接觸測量 不易用于測量 機械制造及自動化系 納米科學與技術 第 3章 原子力顯微鏡 3. 懸臂－針尖－試件相互作用的動力學分析 1）針尖－試件相互作用的勢能 )(4)( 661212rrru??? ??r－兩原子間距離 ε－兩原子間作用能的系數(shù) σ－在 u (r)= 0時的兩原子間距離 ]210 1[32)( 775212zzRzu??????? ???針尖－試件間距離為 z 的總勢能 ]301[32)()( 88224212zzRzzuzF ??????? ??????]15 2[43)()( 99333212zzRzzFzF ??????? ??????機械制造及自動化系 納米科學與技術 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 ，應是針尖－試件相互作用能與懸臂彎曲勢能之和 ZA Z 機械制造及自動化系 納米科學與技術 第 3章 原子力顯微鏡 機械制造及自動化系 納米科學與技術 第 3章 原子力顯微鏡 毛細力和 AFM在液體中測量 1. 試件表面的吸附層 物理吸附 化學吸附 親水 疏水 機械制造及自動化系 納米科學與技術 第 3章 原子力顯微鏡 2. 毛細力及其對 AFM測量的影響 rRhF a /2 ???在 R = 50～ 100 nm， 相對濕度在 40～ 80％ 時 ，毛細力大約在幾十 nN數(shù)量級 。 即兩物體之間相互作用的合力是排斥力時 ， 這兩物體是被認為相互接觸的 。 這些中性的原子或分 子的時間平均偶極矩為零 ， 但是由于電子不斷圍繞原子核運 動 ， 在某一瞬間可能產(chǎn)生一定的偶極矩 ， 使得中性原子或分 子之間產(chǎn)生瞬時間偶極矩作用 ， 從而產(chǎn)生了色散力 。 屬長程力 ， 作用距離可達 10－ 8 m以上 。 機械制造及自動化系 納米科學與技術 第 3章 原子力顯微鏡 AFM輕敲掃描針尖振蕩示意圖 3）輕敲掃描成像模式 機械制造及自動化系 納米科學與技術 第 3章 原子力顯微鏡 探針與試件間的作用力 1. 探針與試件間的各種作用力 1）各種長程力和短程力 作用力 舉例 相互作用距離 長 程 力 磁力 生物鐵磁體 ~ 磁疇 ~10－ 7m 靜電力 針類 —試件間電容 ~10－ 7m 毛細力 玻璃上水膜 ~10－ 3m 針尖和試件間凹面 ~10－ 9m 液固界面力 ~10－ 7m 范德華力 針尖一試件間（ RZ） ~10－ 8m 短 程 力 粘附力 跳躍接觸 ~10－ 9m 排斥力 針尖試件接觸 ~10－ 10m 弱相互作用力 ~10－ 15m 強相互作用力 ~10－ 15m 機械制造及自動化系 納米科學與技術 第 3章 原子力顯微鏡 探針－試件間距離在 10 μm左右時，空氣阻尼力 探針－試件間距離在 100～ 1000nm時，主要靜電力和磁力相互作用 探針－試件間距離在 10～ 100nm處，吸附水膜產(chǎn)生幾百 nN吸引力的毛細力 針尖－試件距離到達 10 nm左右時 ，原子 (分子、離子 )間吸引的范德華力 針尖－試件間距離小到 1 nm以內(nèi)時，原子間相互排斥的厙侖力開始起作用 2）探針尖接近試件過程中發(fā)生作用的各種力 3） AFM測量時利用的相互作用力 在接觸測量時，檢測的是它們間的相互排斥力； 在非接觸測量時，檢測的是它們間的相互吸引力 4）針尖－試件間其他作用力及其應用于各種掃描力顯微鏡 針尖－試件間相互作用的磁力 ， 可制成檢測材料磁性能的磁力顯微鏡 (MFM)； 針尖－試件間相互作用的靜電力 ， 可制成檢測材料表面電場的電勢的靜電
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