接觸模式:
接觸模式是原子力顯微鏡Z直接的成像模式,探針針尖始終與樣品表面保持緊密接觸,而相互作用力是排斥力,掃描時(shí),懸臂施加在針尖上的力有可能破壞試樣的表面結(jié)構(gòu),因此力的大小范圍在10-10~10-6 N。若樣品表面柔嫩而不能承受這樣的力,便不宜選用接觸模式對(duì)樣品表面進(jìn)行成像。但是垂直方向上有明顯變化的質(zhì)硬樣品,有時(shí)卻更適于用接觸模式掃描成像。
優(yōu)點(diǎn):
掃描速度快,是接觸模式、非接觸模式、輕敲模式三種模式中**能獲得原子級(jí)分辨率的模式。
缺點(diǎn):
針尖易受損,樣品易變形,圖像扭曲。
操作要點(diǎn):
過大的作用力會(huì)損壞樣品表面,但較大的的作用力通??傻玫捷^佳的解析度。因此選擇適當(dāng)?shù)牡淖饔昧?,接觸式的操作模式是十分重要的。
非接觸模式:
為了解決接觸模式可能損壞樣品的缺點(diǎn)而發(fā)展來,利用原子間的長(zhǎng)距離吸引力『范德華力』來運(yùn)作,非接觸模式探測(cè)試樣表面時(shí)懸臂在距離試樣表面上方5~10nm的距離處振蕩,通常為10-12 N,樣品不會(huì)被破壞,而且針尖也不會(huì)被污染,特別適合于研究柔嫩物體的表面。
優(yōu)點(diǎn):
對(duì)樣品完全沒有損傷。
缺點(diǎn):
分辨率低,掃描速度慢,不適用于液體中成像。
操作要點(diǎn):
在大氣中操作時(shí),試片表面常會(huì)吸附一層水,所以在討論探針和試片交互作用時(shí),必須考慮探針與試片表面水膜間的毛細(xì)孔現(xiàn)象。
輕敲模式:
將非接觸式加以改良,其原理是將探針與樣品距離加近,然后增大振幅,使探針在振盪至波谷時(shí)接觸樣品,由于樣品的表面高低起伏,使得振幅改變,再利用類似非接觸式的迴饋控制方式,便能取得高度影像。因此當(dāng)檢測(cè)柔嫩的樣品時(shí),AFM原子力顯微鏡的輕敲模式是Z好的選擇之一。
優(yōu)點(diǎn):
很好地消除了橫向力的影響,降低了由吸附液層引起的力,圖像分辨率高,適于觀測(cè)軟、易碎或膠黏性樣品,不會(huì)損傷其表面。
缺點(diǎn):
掃描速度慢。