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原子力顯微鏡中微懸臂的設(shè)計(jì)有哪些用途?
點(diǎn)擊次數(shù):1473 更新時(shí)間:2022-10-20
原子力顯微鏡作為人類眼睛的延伸,像一個(gè)精細(xì)的觸手,細(xì)致地捕獲納米材料的形貌、機(jī)械性能、電磁學(xué)性能等等屬性,使這個(gè)微乎其微的領(lǐng)域直觀地展現(xiàn)在我們眼前,為我們更深更廣地認(rèn)識納米材料提供了有力幫助。
在原子力顯微鏡(AFM)的系統(tǒng)中,所要檢測的力是原子與原子之間的范德華力。所以在系統(tǒng)中是使用微懸臂來檢測原子之間力的變化量。微懸臂通常由一個(gè)一般100-500μm長和大約500nm-5μm厚的硅片或氮化硅片制成。微懸臂頂端有一個(gè)尖銳針尖,用來檢測樣品-針尖間的相互作用力。這微小懸臂有一定的規(guī)格,例如長度、寬度、彈性系數(shù)以及針尖的形狀,而這些規(guī)格的選擇是依照樣品的特性,以及操作模式的不同,而選擇不同類型的探針。
在科研實(shí)驗(yàn)中,為得到更真實(shí)更高分辨率的樣品表面形貌,就要提高原子力顯微鏡的靈敏度,使原子力顯微鏡能夠準(zhǔn)確地接收到針尖與樣品表面之間微弱的相互作用力的變化,微懸臂的設(shè)計(jì)就要滿足以下條件:
1.原子力顯微鏡使很小的力就可以產(chǎn)生可觀測的位移,所以微懸臂要擁有較低的力學(xué)彈性系數(shù);
2.較高的力學(xué)共振頻率;
3.針尖與樣品表面的摩擦不會使它發(fā)生彎曲,所以要擁有高的橫向剛性;
4.微懸臂長度盡可能短;
5.微懸臂帶有能夠通過光學(xué)、電容或隧道電流方法檢測其動態(tài)位移的鏡子或電極;
6.針尖盡可能尖銳,末端的直徑一般只有十幾個(gè)納米。
微懸臂和針尖的不斷改進(jìn)發(fā)展的過程,實(shí)際上是促進(jìn)了原子力顯微鏡的發(fā)展。