原子力顯微鏡是繼掃描隧道顯微鏡之后發(fā)明的一種具有原子級(jí)高分辨的新型儀器,可以在大氣和液體環(huán)境下對(duì)各種材料和樣品進(jìn)行納米區(qū)域的物理性質(zhì)包括形貌進(jìn)行探測。原子力顯微鏡有多種操作模式,常用的有以下三種:接觸模式(ContactMode)、非接觸(Non-ContactMode)、輕敲模式(TappingMode)。根據(jù)樣品表面不同的結(jié)構(gòu)特征和材料的特性以及不同的研究需要,選擇合適的操作模式。
(1)接觸模式﹕針尖始終與樣品保持輕微物理接觸,以恒高或恒力的模式進(jìn)行掃描。掃描過程中,針尖在樣品表面滑動(dòng)。通常情況下,接觸模式都可以產(chǎn)生穩(wěn)定的、高分辨率的圖像。在接觸模式中,如果掃描軟樣品的時(shí)候,樣品表面由于和針尖直接接觸,有可能造成樣品的損傷,因此圖像可能會(huì)發(fā)生扭曲或得到假像。所以接觸模式一般不適用于成像生物大分子、低彈性模量樣品以及容易移動(dòng)和變形的樣品。
(2)非接觸模式﹕針尖在樣品表面上方振動(dòng),始終不與樣品接觸,探針監(jiān)測器檢測的是范德華力和靜電力等對(duì)成像樣品無破壞的長程作用力。這種模式雖然增加了顯微鏡的靈敏度,但當(dāng)針尖與樣品之間的距離較長時(shí),分辨率要比接觸模式和輕敲模式都低,而且成像不穩(wěn)定,操作相對(duì)困難,在生物中的應(yīng)用也比較少。
(3)輕敲模式﹕微懸臂在其共振頻率附近作受迫振動(dòng),振蕩的針尖輕輕的敲擊樣品表面,間斷的和樣品接觸,所以又稱為間歇接觸模式。由于輕敲模式能夠避免針尖粘附到樣品上,以及在掃描過程中對(duì)樣品幾乎沒有損壞。輕敲模式的針尖在接觸表面時(shí),可以通過提供針尖足夠的振幅來克服針尖和樣品間的粘附力。同時(shí),由于作用力是垂直的,表面材料受橫向摩擦力、壓縮力和剪切力的影響較小。輕敲模式同非接觸模式相比較的另一優(yōu)點(diǎn)是大而且線性的工作范圍,使得垂直反饋系統(tǒng)高度穩(wěn)定,可重復(fù)進(jìn)行樣品測量。本標(biāo)準(zhǔn)步驟采用輕敲式掃描來得到納米粒子的尺寸。
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