原子力显微镜样品制备

发布网友发布时间：2024-09-05 18:34

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热心网友时间：2024-11-22 21:36

原子力显微镜（AFM）于1986年首次被提出，它基于隧道效应原理，是扫描探针显微镜家族中不可或缺的一员。这一家族还包括了扫描隧道显微镜（STM）、摩擦力显微镜（FM）、静电力显微镜（PM）、磁力显微镜（MM）等，它们均通过监测探针与样品表面相互作用时的电、光、力、磁场的变化来获取表面信息。
AFM由探针扫描系统、力检测与反馈系统、数据处理与显示系统以及振动隔离系统四大部分构成。扫描系统利用装在微悬臂上的针尖与样品表面接触，并通过压电陶瓷或压电晶片驱动针尖或样品进行相对扫描。微悬臂对微弱力极为敏感，可控空间定位精度极高，可达0.1nm。
当针尖接触样品时，会产生微弱的排斥力，导致微悬臂形变。这种形变可用于直接度量针尖与样品间的力。原子力显微镜现常采用激光反射法来检测微悬臂的弯曲变形。激光束经微悬臂反射至光电检测器，检测器各象限接收的激光强度差值与微悬臂形变量成比例。利用这一原理，反馈系统可调整针尖或样品的位置，保持力恒定，从而获得样品表面的原子尺度图像。
AFM对工作环境和样品制备的要求相对较低，适用于导电和不导电样品，可在大气或液体环境中测量。它特别适合于观察矿物溶蚀和风化表面的形貌与结构，研究矿物在水界面上的作用力，以及在浮选过程中矿物颗粒与气泡间的相互作用。
四种显微镜各有特点（见表5-1），偏光显微镜是最基础的，也是使用其他三种显微镜之前进行初步研究的必要步骤之一。