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对原子力显微镜实际工作状况的解析

点击次数:282 发布时间:2022-08-12
  原子力显微镜是将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定,另一端有一微小的针尖,针尖与样品表面轻轻接触,由于针尖尖原子与样品表面原子间存在极微弱的作用力,通过在扫描时控制这种力的恒定,带有针尖的微悬臂将对应于针尖与样品表面原子间作用力的等位面而在垂直于样品的表面方向起伏运动。利用光学检测法或隧道电流检测法,可测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化,从而可以获得样品表面形貌的信息。
 
  实际原子力显微镜工作时并没有让探针保持在同一高度。因为如果样品表面太凹,探针离样品表面太远,原子间作用力就太微弱;而如果样品面太凸,探针离样品表面太近,探针就要划破样品。
 
  实际选择的方案是让探针随凹凸不平的样品表面上下移动,始终保持固定的距离,即保持原子力的大小不变。在样品表面凹的地方,原子力小了,探针就下来一点,而在样品表面凸的地方,原子力大了点,探针上去一点。探针这样一上一下的移动其实也描绘了样品表面的大致轮廓。原子力显微镜利用了范德华力在小范围内可以看成与距离成正比这个特点来工作的。因为只有成正比,任何部分按同一比例放大,样品的面目才不会失真。
 
  至于选择在范德华力的哪一范围工作,这倒不是原则性问题。实际应用中,根据不同的需要,原子力显微镜可以选择在斥力范围工作,也可以选择在吸引力范围工作。
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