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美国加利福尼亚州当地时间2011年5月2日,布鲁克(Bruker)发布了一款具有创新性和独特外形的原子力显微镜新品——DimensionFastScanTM,该产品在不牺牲纳米级分辨率的前提下提高显微镜成像速度方面取得了重大突破。DimensionFastScanTM比其他AFM扫描速度提高了数百倍,能够在数秒或数分钟内,而不是数小时或数天内得出结果,是世界上扫描速度最快的高分辨原子力显微镜。 鉴于在纳米尺度上观察与了解材料的需求在不断增加,作为世界上使用最广泛的原子力显微平台的最新成员,DimensionFastScan采用了数项创新技术,使快速扫描速度、图像的高分辨率与精度达成完美平衡。基于成功设计的原子力显微镜架构,DimensionFastScan是一个尖端扫描系统(tip-scanning),能够提供空气或液体中的大、小样品的测量。 “DimensionFastScan实现了布鲁克在原子力显微镜技术上的目标之一,该仪器将使我们的用户能更有效率地工作,同时又不会丢失图像的分辨率与精度。在这样短的时间内完成高质量的图像,这是一项突破。”布鲁克纳米表面部总裁MarkR.Munch博士说到,“采用38项专利技术,DimensionFastScan具备了以往研究级原子力显微镜不能达到的更高的扫描速度,这是它的独特之处。” “通过提供更有效获得纳米级信息的途径,DimensionFastScan表示了布鲁克对科学界的承诺。”布鲁克的原子力显微镜业务副总裁与总经理DavidV.Rossi补充到,“我们全新的DimensionFastScan,其与ScanAsyst、PeakForceQNM等其他的布鲁克旗下的原子力显微镜产品结合起来,显著提高工作效率,同时也提供纳米级的新的定量信息。这将使布鲁克的原子力显微镜系列产品更易于被学术界和工业界使用。”http://simg.instrument.com.cn/bbs/images/brow/em09505.gif
原子力显微镜(atomic force microscope,简称AFM)利用微悬臂感受和放大悬臂上尖细探针与受测样品原子之间的作用力,从而达到检测的目的,具有原子级的分辨率。由于原子力显微镜既可以观察导体,也可以观察非导体,从而弥补了扫描隧道显微镜的不足。原子力显微镜是由IBM公司苏黎世研究中心的格尔德?宾宁与斯坦福大学的Calvin Quate于一九八五年所发明的,其目的是为了使非导体也可以采用类似扫描探针显微镜(SPM)的观测方法。原子力显微镜(AFM)与扫描隧道显微镜(STM)最大的差别在于并非利用电子穿隧效应,而是检测原子之间的接触,原子键合,范德瓦耳斯力或喀希米尔效应等来呈现样品的表面特性。1. 工作原理原子力显微镜的原理示意图: Detector and Feedback Electronics 侦检器及回馈电路; Photodiode 感光二极管; Laser 激光器; Sample Surface 样品表面; Cantilever & Tip 微悬臂及探针; PZT Scanner 压电扫描器 AFM的关键组成部分是一个头上带有一个用来扫描样品表面的尖细探针的微观悬臂。这种悬臂大小在数十至数百微米,通常由硅或者氮化硅构成,其上载有探针,探针之尖端的曲率半径则在纳米量级。当探针被放置到样品表面附近的地方时,悬臂会因为受到探针头和表面的引力而遵从胡克定律弯曲偏移。在不同的情况下,这种被AFM测量到的力可能是机械接触力、范德华力、毛吸力、化学键、静电力、磁力(见磁力显微镜)喀希米尔效应力、溶剂力等等。通常,偏移会由射在微悬臂上的激光束反射至光敏二极管阵列而测量到,较薄之悬臂表面常镀上反光材质( 如铝)以增强其反射。其他方法还包括光学干涉法、电容法和压电效应法。这些探头通常由采用压电效应的变形测量器而制得。通过惠斯登电桥,探头的形变何以被测得,不过这种方法没有激光反射法或干涉法灵敏。 当在恒定高度扫描时,探头很有可能撞到表面的造成损伤。所以通常会通过反馈系统来维持探头与样品片表面的高度恒定。传统上,样品被放在压电管上并可以在z方向上移动以保持与探头之间的恒定距离,在x、y方向上移动来实现扫描。或者采用一种“三脚架”技术,在三个方向上实现扫描。扫描的结果S(x,y)就是样品的表面图。AFM可以在不同模式下运行。这些模式可以被分为接触模式(Contact Mode)、非接触(Non-Contact Mode)、轻敲模式(Tapping Mode)、侧向力(Lateral Force Mode)模式。2. 优点与缺点 相对于扫描电子显微镜,原子力显微镜具有许多优点。不同于电子显微镜只能提供二维图像,AFM提供真正的三维表面图。同时,AFM不需要对样品的任何特殊处理,如镀铜或碳,这种处理对样品会造成不可逆转的伤害。第三,电子显微镜需要运行在高真空条件下,原子力显微镜在常压下甚至在液体环境下都可以良好工作。这样可以用来研究生物宏观分子,甚至活的生物组织。和扫描电子显微镜(SEM)相比,AFM的缺点在于成像范围太小,速度慢,受探头的影响太大。[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2008/12/200812311440_127077_1664664_3.jpg[/img]
原子力显微镜属于电子显微镜吗?原子力显微镜显示的是三维图像吗?