原子力显微镜

How an atomic force microscope works.

原子力显微镜(AFM)是一种显微镜。原子力显微镜提供原子在表面或在表面的图片。与扫描电子显微镜(SEM)一样,原子力显微镜的目的是在原子水平上观察物体。事实上,原子力显微镜可以用来观察单个原子。它通常用于纳米技术

AFM可以做一些SEM做不到的事情。AFM可以提供比SEM更高的分辨率。此外,AFM不需要在真空中操作。事实上,原子力显微镜可以在环境空气或水中工作,因此它可以用来观察生物样品的表面,如活细胞。

AFM的工作原理是采用一根连接到悬臂梁上的超细针。针尖在被成像材料的脊和谷上运行,"感觉"表面。当针尖因表面而上下移动时,悬臂会发生偏转。在一个基本配置中,激光以斜角照射在悬臂上,通过简单地改变激光束的入射角,就可以直接测量悬臂的偏转。通过这种方式,可以创建一个图像,揭示被机器成像的分子的配置。

AFM有许多不同的操作模式。一种是"接触模式",在这种模式下,只需简单地将针尖在表面上移动,就可以测量悬臂的变形。另一种模式被称为"敲击模式",因为在移动过程中,针尖会在表面上敲击。通过控制针尖被敲击的力度,AFM可以在针头感觉到脊的时候远离表面,这样它在移动过程中就不会撞到表面。这种模式对生物样品也很有用,因为它不太可能损坏软表面。这些是最常用的基本模式。不过也有不同的名称和方法,如"间歇性接触模式"、"非接触模式"、"动态"和"静态"模式等等,但这些通常都是上述敲击和接触模式的变化。

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问题和答案

问:什么是原子力显微镜(AFM)?
答:原子力显微镜(AFM)是一种显微镜,可提供表面或内部原子的图片。它可以用来观察单个原子,通常用于纳米技术。

问:AFM是如何工作的?
答:AFM的工作原理是采用一根附着在悬臂梁上的超细针。针尖在被成像的材料的脊和谷上运行,"感觉 "到材料的表面。当针尖因表面而上下移动时,悬臂会发生偏移。在一个基本配置中,激光以一个斜角照射在悬臂上,通过改变激光束的入射角,可以直接测量悬臂上的偏转。这就形成了机器对分子进行成像的图像显示配置。

问:与扫描电子显微镜(SEM)相比,原子力显微镜有哪些优势?
答:AFMs比SEMs具有更高的分辨率,而且不需要像SEMs那样在真空中操作--它们可以在环境空气或水中操作,使它们可以用于生物样品,如活细胞而不损坏它们。

问:AFMs有哪些操作模式?
答:AFM常用的操作模式包括:接触模式,即针尖在表面上移动,测量悬臂的偏移;攻丝模式,即针尖在表面上移动时被攻丝;间歇性接触模式;非接触模式;动态模式;静态模式等--这些通常是上述攻丝和接触模式的变化。

问:攻丝模式与接触模式有什么不同?
答:攻丝模式与接触模式不同,因为在使用攻丝模式时,针尖会在沿途拍打表面,而不是只在表面上移动--这样,当针感觉到脊柱时,它就会远离表面,这样,它在移动时就不会撞到表面,这对生物样品等软表面很有用,因为这种方式不太可能损害它们。

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