原子力显微镜具体是怎样的？
全部答案（共1个回答）
朋友，这青海有木有原子力显微镜，小编真的不知道，偶知道有原子城哈，中国第一颗原子弹和氢弹的研制基地，在青海湖以北的海北州西海镇哦
前面几位说的都很有道理，但是在有的时候，是不可以的，这个问题需要看到实际的东西，才可以找出办法来。不是平常想象的那么简单，否则，你也不会来求教了！！！
明察秋毫。。。。。。。。。。。。。。。。
1.英文：atom
原子是人类最经典的、使用最为广泛的基本假设。原子的假设，可用来精确的解释物理学中力学、热力学、光学、量子力学、统计力学等等几乎物...
答: 什么是住人集装箱？
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原子力显微镜基本工作原理
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原子力显微镜工作原理、步骤、注意事项
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你可能喜欢二○○六年?第六期；综述与专论；原子力显微镜原理与应用技术；刘岁林田云飞陈红吉晓江(四川大学分析测试中心成都；摘要本文简述原子力显微镜的工作原理,对比说明敲击；关键词原子力显微镜卷积假象；与电子显微镜相比,原子力显微镜有很多方面；的优势:如样品准备简单,仪器;,行统计等等镜问世；图1扫描运动方向和数据点的采集；1原理；1.1敲击模式和接触模式的基本原理；描范
二○○六年?第六期
综述与专论
原子力显微镜原理与应用技术
刘岁林　田云飞　陈　红　吉晓江(四川大学分析测试中心　成都　610064)
摘　要　本文简述原子力显微镜的工作原理, 对比说明敲击模式的优越性, 指出针尖-样品卷积效应和假象产生的原因, 并例证其应用领域及其测试效果。
关键词　原子力显微镜　卷积　假象
　　与电子显微镜相比, 原子力显微镜有很多方面
的优势:如样品准备简单, 仪器; , 行统计等等镜问世至今, 分辨率和稳定性得到极大提高, 得到越来越广泛的应用。但同时也有其自身的缺点, 由于各方面的影响因素, 图像有时会产生假相等。本文分析针尖对样品的放大和缩小效应产生的原因, 并对测试中出现的假象进行祥述, 同时举例说明该仪器的应用领域和测试效果。
图1　扫描运动方向和数据点的采集
1. 1　敲击模式和接触模式的基本原理
描范围较大时, 应该选择较小的扫描速度, 这样采集的数据才足够多。由于压电陶瓷扫描器固有的误差, 在扫描过程中会产生一定的漂移, 特别是当扫描范围小于50n m ×50n m 时, 可能造成所选区域的某行重复扫描, 从而造成假象, 所以此时应该选用较大的扫描速度而减小误差。
对于原子力显微镜, 通用的工作模式有接触
(AF M ) 和敲击式(tapp ing AF M ) 。在敲击模式中, 一种恒定的驱使力使探针悬臂以一定的频率振动。当针尖刚接触样品时, 悬臂振幅会减少到某一数值。在扫描过程中, 反馈回路维持悬臂振幅在这一数值恒定, 亦即作用在样品上的力恒定, 通过记录压电陶瓷管的移动得到样品表面形貌图。对于接触模式, 由于探针和样品间的相互作用力会引起微悬臂发生形变, 也就是说微悬臂的形变作为样品和针尖相互作用力的直接度量。同上述轻敲式, 反馈系统保持针尖―样品作用力恒定从而得到表面形貌图。
原子力显微镜是用微小探针“摸索”样品表面来获得信息, 所以测得的图像是样品最表面的形貌, 而没有深度信息。扫描过程中, 探针在选定区域沿着样品表面逐行扫描(见图1) 。1. 2　测试过程中的技术参数的选择
2　敲击模式的优越性
与敲击模式相比, 接触模式的分辨率相对要高一些, 但敲击模式有其突出的优点。它在一定程度上减小样品对针尖的粘滞现象, 因为针尖与样品表面接触时, 利用其振幅来克服针尖-样品间的粘附力。并且由于敲击模式作用力是垂直的, 表面材料受横向摩擦力和剪切力的影响都比较小, 减小扫描过程中针尖对样品的损坏。所以对于较软以及粘性较大的样品, 尽量选用敲击模式。
敲击模式下, 可以同时采集高度信息和相位信息, 在得到形貌图的同时, 通过相检测系统可以同时得到相图。同一般检测系统一样, 相检测用悬臂反射或振幅变化来采集形貌图, 与此同时, 通过监测相位差的变化来获得样品表面相分布和性质信息。相检测是指监测驱使悬臂振动的输入信号与悬臂振动
由原理可以看出原子力显微镜采集的是样品表面的三维信息, 因而能生成三维的图像。
由图1可以看出步宽越小, 单位面积上采集的数据越多。而步宽是由扫描速度决定的,
现代仪器(www. m o de rn i n s trs. o rg. cn )
的输出信号的相位差, 相位差的改变是样品表面组分、摩擦、粘弹性和其他性质的综合反映, 所以判断起来比较复杂。并且由于样品表面总有一定的高低起伏, 所以相位图在采集信息时, 样品起伏的边界上相位差也会有所改变, 并在相位图上反应出来。因此相位图反应的不仅仅是材料相位的变化, 也有部分的形貌信息。甚至在有些样品测试中, 相位图比形貌图反应边界更为直观。但总体来说相位图对于识别复合材料中的不同组分以及表面粘性或硬度不同的区域是非常有效的。图2是S AN (苯乙烯-丙烯腈树脂, 约占30%) 和P VME (占70%) , A 貌图, B A , S AN 和P VME 在相位
二○○六年?第六期
理想化的球形探针扫过一球体时的轨迹示意图
理想化的球形探针扫描周期结构时的轨迹示意图
图2　A 为共混物的形貌图, B 为相位图
图6　猪皮胶原纤维的周期结构
3　针尖-样品卷积效应
所谓卷积效应, 即是对于凸起的形貌, 会造成图
像的“放大效应”; 对于凹陷的形貌, 会造成图像的“缩小效应”。这是由于虽然针尖的曲率半径非常小, 但不可能达到零。如果把针尖理想化为半径为r 的几何球体, 所测样品表面的信息不是针尖顶点运动的轨迹, 而是球心所运动的轨迹(见图3) 。若粒子的真实直径为D , 则测得的粒子直径为D +2r; 但如果颗粒排布比较紧密(见图10) , 这种放大效应的影响就较小。至于周期性的结构, (见图5, 图6) , 虽然在周期结构的边缘仍存在放大效应, 但在相邻的两个周期间, 周期结构的尺寸并未放大, 可以直接用来作为周期大小的依据。图6是实测的猪皮胶原纤维的周期结构, 4个周期的宽度为278. 0nm , 平均周期是69n m 左右, 这与理论估计值65n m 非常接近。同理, 对于样品凹陷的特征(见图4) , 把针尖理想化为半径为r 的几何球体, 实测理想凹坑的直径比真实值小2r 。因此对于样品特征在几百n m 以上的情况, 针尖-样品卷积效应一般可以忽略, 但对于100n m 以下的特征, 必须考虑卷积效应
4　原子力显微镜产生的假相
尽管原子力显微镜的成像简单, 比较容易解释, 但其本身也存在一些假相。下面讨论一下引起图像假相的一些因素。4. 1　样品因素
使用的是圆锥形针尖, 测得的图像除比实际物体放大以外, 样品的其中一部分根本探测不到, 存在一定的形变。此时的成像主要是针尖特征, 致使测得的图像和真实情况有很大差别(见图7)
图7　圆锥形探针扫过不规则物体时的轨迹示意图
由于是样品的自身因素, 仪器本身对图像失真的影响不大, 所以用原子力显微镜测得的图像假相无从避免。4. 2　针尖磨钝或被污染
当针尖污染或有磨损时, 获得的图像有时是针
二○○六年?第六期
尖的磨损形状或污染物的形状。这种假相一般整幅图像都有同样的特征(见图8)
综述与专论
貌, 图10是细胞经脱水处理尚未严重形变时所得细胞最表面即细胞壁的形貌图, 其中F 是经局部放大后, 细胞壁类似晶体结构的微观形貌
图8　被污染针尖产生的假相
恢复原状, 。4. 3　样品-. ; F . E 图局部放大后的形貌
图9中C 由于样品和针尖间的作用力太小, 探针不能顺利地扫描样品而出现横向拉伸现象。此时可以通过调节振幅衰减量来调节作用力, 图9中D 为调节过后的图像。此种情况不必更换探针, 只需调节工作参数即可得到真实的图像
图11G 为纳米级甲基丙烯酸甲脂的形貌图, 把甲基丙烯酸甲脂滴在云母片新揭开的层面上, 待其干燥后进行测试得到的纳米尺度的形貌图。其中H 是其三维形貌图
图11　G . 甲基丙烯酸甲脂形貌图; H. 图G 的三维效果
图9　C . 作用力较小时出现假相; D. 调整后
图12为头发的原子力显微镜图片。用未染烫过和染烫过的头发进行对比, 分别剪下一根头发, 用丙酮充分清洗干净, 固定在基片上进行测试。I 是未经染烫过中年人的头发, 而J 是经染烫过的青年人的头发。由此二图对比可以看出, 染烫过的发质规整的鳞片状结构严重受损
5　原子力显微镜的适用范围
由于扫描过程是如图1所示逐行扫描的, 每行的扫描时间非常短。如果样品的高低起伏比较大, 致使有部分样品表面探测不到而不能真实反应形貌。所以通常要求样品表面平整度较好, 又由于所测的是微观区域, 至少要求局部较为平整。例如一般来说样品脆断面起伏都较大, 不太容易得到较好的图像, 有时甚至会损坏探针。
原子力显微镜的应用范围十分广泛, 其适用于生物、高分子、陶瓷、金属材料、矿物、皮革等固体材料等的显微结构和纳米结构的观测, 以及粉末、微球颗粒形状、尺寸及粒径分布的观测等。下面给出几个典型实例。
由于原子力显微镜测得的是样品最表面的形
图12　I . 未经染烫的头发; J. 染烫过的头发
在原子力显微镜试验中, 由于悬臂与样品表面
间的距离非常小, 探针的损坏经常发生。另外, 针尖的曲率半径毕竟很小, 非常容易被磨损, 特别是在测
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试粗糙度较大的样品时, 磨损的更为严重。针尖一旦磨损, 对测量范围较大的图像影响一般可以忽略, 但如果所测样品是纳米尺度范围, 图像主要为针尖特征, 其纳米尺度很可能分辨不出而造成假相。所以原子力显微镜技术的发展强烈依赖于带有特殊针尖的微悬臂制备技术的发展, 必须能够简便、快速、批量生产。
在各种样品上获得的结果已经证实, 原子力显微镜已经在很多科学领域中得到成功应用, 并且容易获得形貌特征信息和纳米尺度上的粗糙度等, 扫工具。
二○○六年?第六期
2　白春礼. 扫描隧道显微术及其应用, 上海:科学出版社,
3　任刚, 许如清, 韩立等. 利用扫描电镜和原子力显微镜测
量纳米微孔阳极氧化铝膜〔J 〕, 物理, ) :36～41
4　张德添, 何昆. 原子力显微镜发展近况及其应用〔J 〕, 现
代仪器, ～9
5　田云飞, 赵纯培, 陈红等. 原子力显微镜在胶原纤维精细结
构研究中的应用〔J 〕, 电子显微学报, 22(2) :83～86
6, , J 〕, 物理, 2000,
7, . 原子力显微镜放大倍率校准的探讨
〔J 〕, 上海计量测试, ～15
1　白春礼, 田芳, 罗克. 扫描力显微术, 北京:科学出版社,
The pr i n c i ple and usi n g technology of a to m i c force m i croscopy
L iu Suilin 　Tian Yunfei 　Chen Hong 　J i Xiaojiang
(Analysis and Test Center , Sichuan University , Chengdu Sichuan 610064, China )
Abstra st 　This thesis gives a brief intr oducti on t o working p rinci p le of at om ic force m icr oscopy, illum inates the su 2peri ority of tapp ing mode by constrast, points out ti p ―sa mp le convoluti on and reas ons that cause sha m i m ages, il 2lustrates app licati on fields and testing effects .
Key words 　A t om ic force m icr oscopy 　Convoluti on 　Sha m i m age
(下接第17页)
5　Salt K, Noble C A and Prather K A. Aer odyna mic particle siz 2
ing versus light scattering intensity measure ment as methods f or Real -ti m e particle sizing coup led with ti m e -of -flight mass s pectr o metry 〔J 〕. Anal. Che m . ～2346　阎逢旗, 胡欢陵, 虞统. 北京市冬季大气气溶胶粒子数密
度及数密度谱演变的分析〔J 〕, 过程工程学报, 2002, 2(增刊) :310～313
7　沙定国. 实用误差理论与数据处理〔M 〕, 北京:北京理工
大学出版社, 1995
8　赵德山, 王明星等. 煤烟型城市污染大气气溶胶〔M 〕, 北
京:环境科学出版社, 1991
M ea sure m en t of aerosol nu m ber concen tra ti on and ma ss
concen tra ti on usi n g APS
W ang Bei 　L iu J ianguo 　L iu Zengdong 　Huang Shuhua
(Key Laborat ory of Envir onmental Op tics and Technol ogy, Anhui I nstitute of Op tics and Fine
Mechanics , CAS , Hefei 　230031, China )
Abstract 　According t o different aer os ol para meters measured by Aer odyna m ic Particle Sizer (APS ) , the relati on 2shi p bet w een aer os ol mass concentrati on distributi on and nu mber distributi on is describced in this paper . A t the sa me ti m e, an e mp irical f or mulas is given by multi p le regressi on . The characteristics of aer odyna m ic mass concen 2trati on distributi on are als o analysed . This study ai m s t o p r ovide references t o air pollutants contr olling sche me and strategy of Beijing city .
Key words 　Nu mber concentrati on 　Mass concentrati on 　Number concentrati on distributi on 　Mass concentr aer odyna m ic dia meter 12
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原子力显微镜
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报告目录 报告核心要素......................................................................................................... I 一、主题简介............
............................................................................................ 1 二、主题相关科研产出总体分析........................................................................ 1 2.1 文献总体产出统计 ................................................................................ 1 2.2 学术关注趋势分析 ................................................................................ 2 三、主题相关科技论文产出分析........................................................................ 2 3.1 中文期刊论文 ........................................................................................ 2 3.1.1 近十年中文期刊论文分布列表 ................................................. 2 3.1.2 中文期刊论文增长趋势 ............................................................. 3 3.1.3 发文较多期刊 ............................................................................. 4 3.1.4 发文较多的机构 ......................................................................... 4 3.1.5 发文较多的人物 ......................................................................... 7 3.1.6 核心期刊分布数量对比 ............................................................. 7 3.1.7 最近相关中文期刊论文 ............................................................ 10 3.1.8 被引较多的相关期刊论文 ........................................................ 17 3.2 学位论文 ...................................................................
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