标题：微悬臂非接触模式来检测表面粗糙度仪器
信息分类:站内新闻
作者:yiyi发布
时间:2016-6-27 13:09:07
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正文:
微悬臂非接触模式来检测表面粗糙度仪器
在接触模式中，微悬臂变形非常敏感，并与直流反馈放大器所设置
的变形值相对比。如果测得变形值与设定值不同，反馈放大器给压电管
施加电压，使样品相对于针尖升高或降低，以恢复到设定的变形值。反
馈放大器施加到压电管上的电压用来检测样品表面起伏物的高度，它也
是样品水平方向位置的函数。少数设备在超真空中操作，大多数设备在
大气压下或液体中操作。接触模式的问题是探针施加在样品上过高的接
触力。影响程度可通过缩小探针对样品的接触力来减小，但实际上在接
触力的幅值上存在限制，使用者在一般环境下操作时，在一定情况下可
以对接触力加以控制。在一般环境条件下，样品表面覆盖有吸附性气体
，主要有水蒸气和氮气，有10～30单层厚。当探针接触这层污染表面，
会形成弯月形液面，微悬臂由表面张力拉向样品表面。力的大小取决于
探针针尖的几何结构，但一般在100nN的量级。可通过对探针和部分样
品进行操控，或将整个样品全部浸入液体中，使弯月形力和其他吸引力
相互抵消。将微悬臂和样品浸入液体中操作AFM有很多好处，这些优点
包括排除了毛细力、减少了范德瓦尔斯力和技术或生物学层面上研究固
液界面上重要过程的能力。但是液体模式下操作AFM也存在明显不足之
处，有泄露的危害以及其他基本性的问题，如对水和敏感生物样本的损
害。
此外，包括半导体和绝缘体一大类样品，能够捕获静电荷(部分电
荷在液体中被散逸或屏蔽)。这些电荷会在探针与样品间产生附加的吸
引力。所有力复合在一起，在垂直方向形成一个合力，这个合力可通过
改变探针尖与样品表面距离可控。当探针在表面扫描时，这个垂直力会
引起较大的摩擦力产生。事实上，产生的摩擦力比垂直方向上的力更具
破坏性，会损坏样品，使微悬臂探针钝化，导致实验数据不可靠。而且
，很多样品，如半导体衬底等实际上不能浸入到液体中。在这种情况下
，可以用非接触模式来检测。
出自http://www.bjsgyq.com/北京显微镜百科