动到谷底时与样品表面接触 • 对样品破坏小 • 分辨率几乎与接触模式相同
5.辅助图像
• 在不同模式下进行扫描时，通过记录其他的信号成 像，可以得到形貌图的辅助图像，例如接触模式下 的偏移图（错位信号图）和振幅图，以及轻敲模式 下的相图。
1.偏移图（错位信号图） 在接触模式下，通过记录反射激
光束在PSPD上的即时信号与预设信 号之间的电压差而成像。
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AFM 原子力显微镜简介
讲解人：
Content
•1 •2 •3 •4
AFM探针扫描动图
AFM原理：针尖与表面原子相互作用
接触模式
1.概述
• AFM (Atomic Force Microscope)原 子力显微镜 以原子间力为理论基础 的显微镜，从STM（扫描隧道显微镜） 发展而来
• 以原子尺寸观察物质表面结构 • 金属、半导体、绝缘体 • 大气、液体环境下直接观察
子间的斥力 • 可获得高解析度图像 • 样品变形，针尖受损 • 不适合表面柔软的材料
针尖
样品表面
接触模式
4.成像模式
4.2 非接触模式 • 针尖距样品表面5nm—20nm • 不损伤样品表面，可测试表面柔软样品 • 分辨率低 • 误判的现象
非接触模式
接触模式
4.成像模式
4.3 轻敲模式 • 探针在Z轴维持固定频率振动，当振
精确测量样品的尺寸参数精确测量 样品的尺寸参数
2.工作原理
在原子力显微镜的系统中，是 利用微小探针与待测物之间交 互作用力，来呈现待测物的表 面之物理特性。
2.工作原理
• 将一个对力极为敏感的微悬臂的一端固定，另一端固定针尖 • 当针尖在样品表面扫描时，因针尖尖端原子与样品表面原子
存在的范德华力，使微悬臂产生微小弯曲。 • 检测悬臂弯曲所造成的微小的位移量，得到样品表面信息
2.工作原理
• 隧道电流法：当两侧金属靠近到很小间距时， 两侧金属表面电子云互相重叠产生隧道电流， 电流大小与两侧金属距离有关。灵敏度高,易被 污染
• 光学法 常用
3.仪器介绍
3.仪器介绍
4.成像模式
操作模式
• 接触模式 • 非接触模式 • 轻敲模式
4.成像模式
4.1 接触模式 • 针尖与样品表面距离小，利用原
• 2.极其高的分辨率，使得在样品制备过程 中产生的或者是从背景噪音中产生的极小 赝像都能够被检测、观察到，产生赝像。
谢谢观看
end
பைடு நூலகம்.辅助图像
2.振幅图 在接触模式下，给微悬臂加上一个小振幅、低
频率的简谐振动后（力调制技术），通过记录微悬 臂振幅的变化而成像。
3. 相图 是与振幅图相类似，
在轻敲模式下，通过记 录高频振动的针尖在接 触样品表面后，振动相 位的变化（滞后）程度 而成像。
6.AFM应用
• 观测样品表面形貌
云母的原子像（接触模式）
DVD光盘表面（接触模式）
6.AFM应用
• 观测样品表面形貌
PE膜，左图为高度图，右图为相图
6.AFM应用
• 观测样品表面形貌
高分子的片晶和球晶结构
6.AFM应用
• 观测生物样品
λ-DNA
霍乱菌
6.AFM应用
• 表面信息统计分析
插入内容图片
7.AFM的缺陷
• 1.较小的扫描范围，100μm到10nm，容易 将局部的、特殊的结果当作整体的结果而 分析，以及使实验结果缺乏重现性。