So sánh ba chế độ hoạt động của kính hiển vi Nguyên tắc làm việc AFM
chế độ liên lạc
Ở chế độ tiếp xúc, đầu luôn tiếp xúc nhẹ với mẫu, quét ở chế độ chiều cao không đổi hoặc lực không đổi. Trong quá trình quét, đầu trượt trên bề mặt mẫu. Thông thường, chế độ tiếp xúc tạo ra hình ảnh có độ phân giải cao, ổn định.
Ở chế độ tiếp xúc, nếu quét mẫu mềm, bề mặt mẫu có thể bị hỏng do tiếp xúc trực tiếp với đầu kim. Nếu lực giữa mẫu và đầu bị yếu đi trong quá trình quét để bảo vệ mẫu, hình ảnh có thể bị biến dạng hoặc có thể thu được hiện vật giả. Đồng thời, hoạt động mao dẫn của bề mặt cũng sẽ làm giảm độ phân giải. Do đó, chế độ tiếp xúc thường không phù hợp để nghiên cứu các đại phân tử sinh học, các mẫu có mô đun đàn hồi thấp và các mẫu dễ di chuyển và biến dạng.
chế độ không tiếp xúc
Ở chế độ không tiếp xúc, đầu dao động phía trên bề mặt mẫu, không bao giờ tiếp xúc với mẫu và màn hình đầu dò phát hiện các lực tầm xa không phá hủy như van der Waals và lực tĩnh điện trên mẫu được chụp ảnh. Mặc dù chế độ này làm tăng độ nhạy của kính hiển vi, nhưng khi khoảng cách giữa đầu kim và mẫu dài, độ phân giải thấp hơn so với chế độ tiếp xúc và chế độ chạm, hình ảnh không ổn định và thao tác tương đối khó khăn. Hình ảnh trong chất lỏng có tương đối ít ứng dụng trong sinh học.
chế độ nhấn
Ở chế độ khai thác, công cụ đúc hẫng buộc phải rung gần tần số cộng hưởng của nó và đầu dao động chạm nhẹ vào bề mặt mẫu, tạo ra sự tiếp xúc không liên tục với mẫu, vì vậy nó còn được gọi là chế độ tiếp xúc gián đoạn. Do chế độ khai thác, có thể tránh đầu dính vào mẫu và hầu như không làm hỏng mẫu trong quá trình quét. Khi đầu của chế độ khai thác chạm vào bề mặt, nó có thể vượt qua lực dính giữa đầu và mẫu bằng cách cung cấp đủ biên độ của đầu. Đồng thời, do lực tác dụng là thẳng đứng nên vật liệu bề mặt ít bị ảnh hưởng bởi lực ma sát, lực nén và lực cắt ngang. Một ưu điểm khác của chế độ khai thác so với chế độ không tiếp xúc là phạm vi làm việc lớn và tuyến tính, giúp hệ thống phản hồi dọc có độ ổn định cao và có thể lặp lại đối với các phép đo mẫu.
các
Chế độ khai thác AFM có thể đạt được trong cả môi trường khí quyển và chất lỏng. Trong môi trường khí quyển, khi đầu kim không tiếp xúc với mẫu, vi công xôn dao động tự do với biên độ cực đại; khi đầu kim tiếp xúc với bề mặt mẫu, mặc dù tấm gốm áp điện kích thích công cụ đúc hẫng vi mô dao động với cùng năng lượng, nhưng trở ngại không gian làm cho công cụ đúc hẫng vi mô. Biên độ của công cụ đúc hẫng giảm, hệ thống phản hồi điều khiển biên độ của công cụ đúc hẫng để không đổi và đầu kim di chuyển lên xuống theo sự lên xuống của bề mặt mẫu để thu được thông tin về hình dạng. Chế độ khai thác cũng phù hợp để vận hành trong chất lỏng và do hiệu ứng giảm chấn của chất lỏng, lực cắt giữa đầu kim và mẫu nhỏ hơn và thiệt hại cho mẫu nhỏ hơn, do đó chế độ khai thác hình ảnh trong chất lỏng có thể được thực hiện trên các mẫu sinh học đang hoạt động Thử nghiệm tại chỗ, theo dõi tại chỗ các phản ứng dung dịch, v.v.
chế độ lực bên
Kính hiển vi lực bên (LFM) hoạt động tương tự như AFM ở chế độ tiếp xúc. Khi công cụ đúc hẫng vi mô quét phía trên mẫu, do sự tương tác giữa đầu và bề mặt mẫu, công cụ đúc hẫng dao động và có khoảng hai hướng biến dạng: dọc và ngang. Nói chung, sự thay đổi theo hướng dọc được phát hiện bởi máy dò vị trí laser phản ánh hình dạng của bề mặt mẫu và sự thay đổi tín hiệu được phát hiện theo hướng nằm ngang, do tính chất vật liệu khác nhau của bề mặt vật liệu, hệ số ma sát là cũng khác nhau. khác nhau, vì vậy trong quá trình quét, mức độ biến dạng trái và phải của microcantilever cũng khác nhau. Mức độ uốn xoắn của công xôn tăng hoặc giảm khi tính chất ma sát của bề mặt thay đổi (ma sát tăng dẫn đến lực xoắn lớn hơn). Máy dò laze đo và ghi dữ liệu địa hình và lực bên một cách riêng biệt trong thời gian thực. Thông thường, không chỉ các thành phần khác nhau của bề mặt mẫu có thể dẫn đến sự biến dạng của công cụ đúc hẫng vi mô, mà sự thay đổi hình thái bề mặt của mẫu cũng có thể gây ra sự biến dạng của công cụ đúc hẫng vi mô, như thể hiện trong hình bên dưới . Để phân biệt giữa hai loại này, thông thường nên thu nhận đồng thời hình ảnh LFM và hình ảnh AFM. Tùy thuộc vào nguyên nhân gây ra sự biến dạng của công cụ đúc hẫng, LFM thường có thể được sử dụng để thu được hình ảnh tổng hợp và "hình ảnh tăng cường cạnh" của bề mặt vật liệu.
