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请教静电力和表面电势显微镜

扫描探针显微镜SPM/AFM

  • 仪器调试后,只知道AFM静电力和表面电势的简单操作,对于其原理不是很懂,什么时候适合扫静电力,什么时候又扫表面电势?请问我们论坛里哪位老师做过类似的工作?请多多指教咯^__^
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  • 清风侠

    第1楼2006/12/11

    静电力显微镜
    静电力显微镜(electric force microscopy, EFM)是在导电的AFM针尖上加一偏压,针尖至少在扫描的一半时间内以固定频率振动。它有两种成像方式——电场梯度成像和表面电势成像。
    电场梯度成像
    悬臂在压电陶瓷的驱动下以一固定的频率振动,驱动频率 (driving frequency) 选择在共振频率 (resonant frequency) 附近。如果受到外力作用,悬臂的共振频率会改变:吸引力使悬臂表现得更“软”,共振频率降低;反之,如果受到排斥力,则共振频率升高。
    可以用三种方式探测插入扫描中悬臂共振频率的偏移:相检测 (phase detection)、频率调制 (frequency modulation)和振幅检测 (amplitude detection),前两种必需用扩展电子模组 (extender electronics module)。图像上的反差 (contrast) 来自于样品表面静电力梯度引起的悬臂共振频率的偏移。
    电场梯度成像适用于表面电势起伏较大而拓扑形貌较平整的样品,否则拓扑形貌信息就会掺杂在表面电势的成像中,因为在越粗糙的表面,静电力梯度越密集。在电场梯度成像中,既可以在针尖也可以在样品上加电压,但如果样品本身有永久性的电场,就不需要外加偏压。
    表面电势成像
    表面电势成像中必须用到扩展电子模组,成像方式与KPM (Kelvin probe microscopy) 和Scanning Maxwell Stress Microscopy类似。在插入扫描中,压电陶瓷晶片的振动停止,在针尖上加一振动电压,针尖与样品之间产生振动的驱动力F
    F=Vdc×Vac×(dC/dZ)
    其中,Vdc=Vtip-Vsample 是针尖与样品间的直流电势差。
    当Vdc = 0,即针尖与样品的电位相等时,针尖就不再受到振动的驱动力。此时可以确定样品表面的电势,针尖上所加的电压就反映在EFM的图像中。表面电势成像适用于粗糙表面或表面电势起伏较小的样品。

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  • JayZHONG

    第2楼2006/12/12

    知识真渊博啊,努力学习中。。。。。。

    ssh110 发表:静电力显微镜
    静电力显微镜(electric force microscopy, EFM)是在导电的AFM针尖上加一偏压,针尖至少在扫描的一半时间内以固定频率振动。它有两种成像方式——电场梯度成像和表面电势成像。
    电场梯度成像
    悬臂在压电陶瓷的驱动下以一固定的频率振动,驱动频率 (driving frequency) 选择在共振频率 (resonant frequency) 附近。如果受到外力作用,悬臂的共振频率会改变:吸引力使悬臂表现得更“软”,共振频率降低;反之,如果受到排斥力,则共振频率升高。
    可以用三种方式探测插入扫描中悬臂共振频率的偏移:相检测 (phase detection)、频率调制 (frequency modulation)和振幅检测 (amplitude detection),前两种必需用扩展电子模组 (extender electronics module)。图像上的反差 (contrast) 来自于样品表面静电力梯度引起的悬臂共振频率的偏移。
    电场梯度成像适用于表面电势起伏较大而拓扑形貌较平整的样品,否则拓扑形貌信息就会掺杂在表面电势的成像中,因为在越粗糙的表面,静电力梯度越密集。在电场梯度成像中,既可以在针尖也可以在样品上加电压,但如果样品本身有永久性的电场,就不需要外加偏压。
    表面电势成像
    表面电势成像中必须用到扩展电子模组,成像方式与KPM (Kelvin probe microscopy) 和Scanning Maxwell Stress Microscopy类似。在插入扫描中,压电陶瓷晶片的振动停止,在针尖上加一振动电压,针尖与样品之间产生振动的驱动力F
    F=Vdc×Vac×(dC/dZ)
    其中,Vdc=Vtip-Vsample 是针尖与样品间的直流电势差。
    当Vdc = 0,即针尖与样品的电位相等时,针尖就不再受到振动的驱动力。此时可以确定样品表面的电势,针尖上所加的电压就反映在EFM的图像中。表面电势成像适用于粗糙表面或表面电势起伏较小的样品。

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  • boo0820

    第3楼2010/05/11

    请问,我们组里有一台[真空AFM],请问,如果我用可导电的针尖,并在针尖和样品上加一个电压,这台机器是不是就可以测样品表面静电力梯度。如果可以的话,我应该用´三种方式探测插入扫描中悬臂共振频率的偏移:相检测 (phase detection)、频率调制 (frequency modulation)和振幅检测 (amplitude detection)´中的哪一种呢,参数应该怎样分别设置呢



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  • guolinhao

    第4楼2010/05/14

    欢迎加入扫描探针显微镜群
    112428225

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  • Spongebob1

    第5楼2013/09/02

    请教一下:表面电势和电导率之间是什么关系?

    清风侠(ssh110) 发表:静电力显微镜
    静电力显微镜(electric force microscopy, EFM)是在导电的AFM针尖上加一偏压,针尖至少在扫描的一半时间内以固定频率振动。它有两种成像方式——电场梯度成像和表面电势成像。
    电场梯度成像
    悬臂在压电陶瓷的驱动下以一固定的频率振动,驱动频率 (driving frequency) 选择在共振频率 (resonant frequency) 附近。如果受到外力作用,悬臂的共振频率会改变:吸引力使悬臂表现得更“软”,共振频率降低;反之,如果受到排斥力,则共振频率升高。
    可以用三种方式探测插入扫描中悬臂共振频率的偏移:相检测 (phase detection)、频率调制 (frequency modulation)和振幅检测 (amplitude detection),前两种必需用扩展电子模组 (extender electronics module)。图像上的反差 (contrast) 来自于样品表面静电力梯度引起的悬臂共振频率的偏移。
    电场梯度成像适用于表面电势起伏较大而拓扑形貌较平整的样品,否则拓扑形貌信息就会掺杂在表面电势的成像中,因为在越粗糙的表面,静电力梯度越密集。在电场梯度成像中,既可以在针尖也可以在样品上加电压,但如果样品本身有永久性的电场,就不需要外加偏压。
    表面电势成像
    表面电势成像中必须用到扩展电子模组,成像方式与KPM (Kelvin probe microscopy) 和Scanning Maxwell Stress Microscopy类似。在插入扫描中,压电陶瓷晶片的振动停止,在针尖上加一振动电压,针尖与样品之间产生振动的驱动力F
    F=Vdc×Vac×(dC/dZ)
    其中,Vdc=Vtip-Vsample 是针尖与样品间的直流电势差。
    当Vdc = 0,即针尖与样品的电位相等时,针尖就不再受到振动的驱动力。此时可以确定样品表面的电势,针尖上所加的电压就反映在EFM的图像中。表面电势成像适用于粗糙表面或表面电势起伏较小的样品。

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