Jämförelse av tre arbetssätt för mikroskop AFM-arbetsprincip
kontaktläge
I kontaktläge är spetsen alltid i lätt kontakt med provet, skannar i konstant höjd eller konstant kraftläge. Under skanning glider spetsen över provytan. Normalt ger kontaktläge stabila, högupplösta bilder.
I kontaktläget, om det mjuka provet skannas, kan provytan skadas på grund av direkt kontakt med nålspetsen. Om kraften mellan provet och spetsen försvagas under skanning för att skydda provet, kan bilden bli förvrängd eller artefakter kan erhållas. Samtidigt kommer ytans kapillärverkan också att minska upplösningen. Därför är kontaktläget i allmänhet inte lämpligt för att studera biologiska makromolekyler, prover med låg elasticitetsmodul och prover som är lätta att flytta och deformera.
kontaktlöst läge
I beröringsfritt läge vibrerar spetsen ovanför provytan, aldrig i kontakt med provet, och sondmonitorn upptäcker oförstörande långdistanskrafter som van der Waals och elektrostatiska krafter på det avbildade provet. Även om detta läge ökar mikroskopets känslighet, när avståndet mellan nålspetsen och provet är långt, är upplösningen lägre än den för kontaktläget och tryckläget, och avbildningen är instabil och operationen är relativt svår. Avbildning i vätska har relativt få tillämpningar inom biologi.
tryckläge
I tappningsläget tvingas fribäraren att vibrera nära sin resonansfrekvens, och den oscillerande spetsen knackar försiktigt på ytan av provet, vilket gör intermittent kontakt med provet, så det kallas också intermittent kontaktläge. På grund av tappningsläget är det möjligt att undvika att spetsen fastnar på provet, och det är nästan ingen skada på provet under skanning. När spetsen på tappningsläget vidrör ytan kan den övervinna vidhäftningskraften mellan spetsen och provet genom att tillhandahålla tillräcklig amplitud för spetsen. Samtidigt, eftersom den verkande kraften är vertikal, påverkas ytmaterialet mindre av sidofriktion, kompression och skjuvkrafter. En annan fördel med tappläget jämfört med det beröringsfria läget är det stora och linjära arbetsområdet, vilket gör det vertikala återkopplingssystemet mycket stabilt och repeterbart för provmätningar.
de
Avtappningsläge AFM kan uppnås i både atmosfäriska och flytande miljöer. I den atmosfäriska miljön, när nålspetsen inte är i kontakt med provet, svänger mikrokantilen fritt med maximal amplitud; när nålspetsen är i kontakt med provytan, även om det piezoelektriska keramiska arket exciterar mikrokantilen att svänga med samma energi, gör det steriska hindret mikrokantilen. vara konstant och nålspetsen följer provytans upp- och nedgångar för att röra sig upp och ner för att få forminformationen. Avtappningsläget är också lämpligt för drift i vätska, och på grund av vätskans dämpande effekt är skjuvkraften mellan nålspetsen och provet mindre, och skadan på provet är mindre, så att tappningslägets avbildning i vätska kan utföras på aktiva biologiska prover Testning på plats, spårning på plats av lösningsreaktioner m.m.
sidokraftläge
Lateral Force Microscopy (LFM) fungerar på samma sätt som AFM i kontaktläge. När mikro-cantilevern skannar ovanför provet, på grund av interaktionen mellan spetsen och provytan, svänger konsolen, och det finns ungefär två riktningar av deformation: vertikal och horisontell. Generellt sett återspeglar förändringen i den vertikala riktningen som detekteras av laserpositionsdetektorn formen på provytan, och förändringen i signalen som detekteras i horisontell riktning, på grund av materialytans olika materialegenskaper, är friktionskoefficienten också olika. olika, så under skanningsprocessen är graderna av vänster och höger distorsion av mikrokantilen också olika. Graden av vridböjning av konsolen ökar eller minskar när ytans friktionsegenskaper förändras (ökande friktion resulterar i större vridning). En laserdetektor mäter och registrerar topografi- och sidokraftdata separat i realtid. Vanligtvis kan inte bara de olika komponenterna i provytan leda till förvrängning av mikro-cantilevern, utan även förändringen av ytmorfologin hos provet kan också orsaka distorsion av mikro-cantilevern, som visas i figuren nedan . För att skilja mellan de två bör vanligtvis LFM-bilder och AFM-bilder förvärvas samtidigt. Beroende på orsaken till förvrängningen av konsolen kan LFM vanligtvis användas för att erhålla kompositionsbilder och "kantförstärkta bilder" av materialytan.
