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实验室不容忽视的湿度变化对扫描探针显微镜测试结果的影响

unht

2016/08/25

扫描探针显微镜SPM/AFM

前言：
扫描探针显微镜它包括扫描隧道显微镜、原子力显微镜、扫描近场光学显微镜、静电力显微镜、磁力显微镜等20多个品种的庞大显微镜家族。这类显微镜的问世不仅仅是显微技术的长足发展，而且标志着一个科技新纪元——纳米科技时代的开始。这类显微镜自问世以来，在物理学、化学、医学、生物学、微电子学与材料科学等领域获得了极为广泛的应用，并一直是国内外科技人员研究的热点。
作为仪器使用技术人员，虽不能开发出更出色的仪器，但是如何充分利用它，如何让它发挥到极至得到理想的结果，是我们仪器使用者应该探索的。
实验室不容忽视的温湿度变化，对扫描探针显微镜测试结果影响有多大呢？
本文研究了扫描探针显微镜，在四种不同湿度环境下（实验室温度调节受限这里不做研究）测试三种不同材料表面形貌，并对测试结果进行对比，得出仪器最佳使用湿度环境。

一、仪器介绍

图A

图A为布鲁克公司型号为Nano man VS 扫描探针显微镜

图B
图B为海瑞弗公司的精密空调机（有快速除湿功能）

二、测试过程及分析
选择一个阴雨天气，首先关闭精密空调机除湿功能，等待室内湿度加大，湿度显示90%时，对实验材料表面扫描成像（不需要抬起探针保持扫描状态）开启除湿机，湿度显示80%时保存一张形貌图，等湿度降到70%、60%分别保存一张形貌图。如此，重复以上操作步骤，分别对普通载玻片、普通硅片、非晶材料三种不同材料表面测试，得到如下图结果。

上图随机选取普通载玻片某个区域，在湿度90%时，图1.1a、b区域，出现非常明显的干扰条纹，这种条纹的出现，一般是由于测试表面比较湿或者样品在微动引起的。这里很明显是因为空气湿度过大，在载玻片表面已经形成了水珠，对扫描过程干扰过强导致扫描失败。再看图1.2，这时候湿度降到80%，强烈的干扰条纹基本消失，但是图片上颗粒状不明显，棱角模糊，这是因为样品表面还残留着一层水膜，有的区域探针无法穿透水膜扫描到真实的样品表面，所以扫描出来的图像在感官上有一种朦胧的感觉。再看图1.3湿度降到70%，图像上的颗粒明显，棱角清晰，这说明残留水膜基本消失。图1.4湿度降至60%的时候已经达到理想效果。

上图非晶材料做完纳米压痕实验后残留的一个压痕印迹，图2.1湿度90%时虽然没有出现强烈干扰条纹，但是a、b区域有着很厚的水膜，显然扫不出清晰的图片。图2.2湿度80%，可见上半部小部分处于模糊状态，水膜未彻底消失，当湿度降至70%、60%时图像颗粒明显，棱角清晰，说明水膜消失达到理想状态。

上图单晶硅片表面，图3.1湿度90%时图像干扰条纹较多，颗粒不明显，图片质量极差。图3.2湿度降至80%时，图像质量有所好转，条纹有所消失，但还是干扰较强图片质量不行。再看图3.3湿度降至70%时，图片质量好转，只残有少量干扰条纹，颗粒物明显，图像清晰。图3.4湿度60%时达到理想效果。

三、结论
本文通过对扫描探针显微镜实验室环境湿度的改变，选取了三种不同材料在特定湿度环境下进行测试，并自身做了对比，得出虽然材料不同，其表面的亲疏水性略有不同，但其扫描结果基本一致。扫描探针显微镜在高湿度环境下（70%以上）图像质量很差，在低于70%时图像质量明显改善，60%以下达到理想状态。
所以建议：扫描探针显微镜实验室应当安装除湿机，并最好控制湿度在60%以下，以减少环境因素带来的测试假象。

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unht

第1楼2016/09/06

实验的湿度对仪器的正常使用，使用年限真的影响很大。对于实验室建设，这个不得不重视

0

unht

第2楼2016/09/06

当然湿度也不能一味的降低，那样容易引起静电，45%-60%最佳吧

0

清风侠

第5楼2016/09/17

如果再选择一个生物样品和一个高分子样品，这样文章更充实一些。

0

m3231228

第6楼2017/11/09

您好，请问知道哪里可以预约测试STM电镜吗？

0

unht

第7楼2017/12/27

m3231228(m3231228) 发表:您好，请问知道哪里可以预约测试STM电
这个不知道那里可以做，你可发个求助贴子

0

Insm_cb54377f

第8楼2018/04/12

你是在哪个地区？
unht(unht) 发表:

0

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