原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy, AFM)是由IBM 企業的Binnig與史丹佛大學的Quate 于一九八五年所創造發明的,其目地是為了更好地使導電介質還可以選用掃描儀探針顯微鏡(SPM)開展觀察。原子力顯微鏡(AFM)與掃描儀隧道施工顯微鏡(STM)最大的不同取決于并不是利用電子器件隧穿,只是利用原子中間的范德華力(Van Der Waals Force)功效來展現試品的表面特點。假定2個原子中,一個是在懸壁(cantilever)的探針頂尖,另一個是在樣版的表面,他們中間的相互作用力會隨間距的更改而轉變 ,其相互作用力與間距的關聯如“圖1” 所顯示,當原子與原子很貼近時,彼此之間電子云排斥力的功效超過原子核與電子云中間的誘惑力功效,因此 全部協力主要表現為排斥力的功效,相反若兩原子分離有一定間距時,其電子云排斥力的功效低于彼此之間原子核與電子云中間的誘惑力功效,故全部協力主要表現為吸引力的功效。若以動能的視角看來,這類原子與原子中間的間距與相互之間動能的尺寸也可從Lennard –Jones 的公式計算中到另一種證實。
在原子力顯微鏡的系統軟件中,是利用細微探針與待測物中間配對t檢驗力,來展現待測物的表面之物理學特點。因此 在原子力顯微鏡中也利用排斥力與誘惑力的方法發展趨勢出二種實際操作方式:從公式計算中了解,當r減少到某一水平時其動能為 E,也意味著了在室內空間中2個原子是非常貼近且動能為恰逢,若假定r提升到某一水平時,其動能便會為-E 另外也表明了室內空間中2個原子之間距非常遠的且動能為負數。無論從室內空間上來看2個原子中間的間距兩者之間所造成的誘惑力和排斥力或是以之中動能的關聯看來,原子力式顯微鏡便是利用原子中間那奇特的關聯來把原子模樣給展現出去,讓外部經濟的全球不會再神密。(1)利用原子排斥力的轉變 而造成表面輪廊為容柵原子力顯微鏡(contact AFM ),探針與試片的間距約多個?。(2)利用原子誘惑力的轉變 而造成表面輪廊為非接觸式原子力顯微鏡(non-contact AFM ),探針與試片的間距約數十個? 到數以百計?。
原子力顯微鏡的硬件配置構架:在原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy,AFM)的系統軟件中,可分為三個一部分:力檢驗一部分、部位檢驗一部分、反饋機制。激光器檢驗原子力顯微鏡2.1 力檢驗一部分:在原子力顯微鏡(AFM)的系統軟件中,所要檢驗的力是原子與原子之的范德華力。因此 在本系統軟件中是應用細微懸壁(cantilever)來檢驗原子中間力的變化量。這細微懸壁有一定的規格型號,比如:長短、總寬、彈性系數及其針頭的樣子,而這種規格型號的挑選是按照試品的特點,及其實際操作方式的不一樣,而挑選不一樣種類的探針。2.2 部位檢驗一部分:在原子力顯微鏡(AFM)的系統軟件中,當針頭與試品中間擁有配對t檢驗以后,會促使懸壁cantilever晃動,因此 當激光器直射在cantilever的末時,其折射光的部位也會由于cantilever晃動而有一定的更改,這就導致偏移的造成。在全部系統軟件中是借助激光器光點部位探測器將偏移紀錄下并轉化成電的數據信號,以供SPM控制板作信號分析。2.3 反饋機制:在原子力顯微鏡(AFM)的系統軟件中,將數據信號經過激光器探測器取入以后,在反饋機制時會將此數據信號作為意見反饋數據信號,做為內部的調節數據信號,并迫使一般 由壓電陶瓷片管制做的掃描槍做適度的挪動,以維持試品與針頭維持適合的相互作用力。原子力顯微鏡(AFM)就是融合之上三個一部分來將試品的表面特點展現出去的:在原子力顯微鏡(AFM)的系統軟件中,應用細微懸壁(cantilever)來傳感針頭與試品中間的配對t檢驗,這相互作用力會使cantilever晃動,再利用激光器將光直射在cantilever的尾端,當晃動產生時,會使折射光的部位更改而導致偏移,這時激光器探測器會紀錄此偏移,也會把這時的數據信號給反饋機制,以利于系統軟件做適度的調節,最終再將試品的表面特點以影象的方法給展現出去。原子力顯微鏡的基本概念是:將一個對很弱力極比較敏感的微懸壁一端固定不動,另一端有一細微的針頭,針頭與試品表面輕輕地觸碰,因為針頭頂尖原子與試品表面原子間存有極很弱的斥力,根據在掃描儀時操縱這類力的穩定,含有針頭的微懸壁將相匹配于針頭與試品表面原子間相互作用力的等待面而在垂直平分試品的表面方位波動健身運動。利用電子光學測試法或隧道施工電流量測試法,能測得微懸壁相匹配于掃描儀各點的部位轉變 ,進而能夠得到試品表面外貌的信息內容。
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