原子力显微镜的工作模式主要有三种:接触式(Contact Mode)、非接触式(Non-contact Mode)和轻敲式(Tapping Mode)。每种模式都有其独特的优缺点。
接触式
优点:
扫描速度快:由于其针尖与样品始终保持物理接触,反馈系统能够迅速响应,使得扫描过程非常迅速。
高分辨率:是**能够获得“原子分辨率”图像的AFM原子力显微镜工作模式,尤其适用于在垂直方向上有明显变化的质硬样品。
缺点:
图像质量受横向力影响:在扫描过程中,针尖在样品表面滑动,产生的横向力可能影响图像质量。
软质样品损坏:由于针尖与样品表面的直接接触,可能会损坏如生物样品、聚合体等软质样品。
粘着力问题:在大气环境中,样品表面吸附液层的毛细作用可能导致针尖与样品之间产生较大的粘着力,降低图像空间分辨率。
非接触式
优点:
样品无作用力:针尖不与样品接触,避免了对样品的潜在损害。
缺点:
分辨率较低:由于针尖与样品的非接触状态,导致横向分辨率降低。
扫描速度慢:为了避免接触吸附层而导致针尖胶粘,扫描速度通常比接触式慢。
使用限制:这种模式通常适用于非常怕水的样品,且对吸附液层的要求较高,否则针尖可能陷入液层,引起反馈不稳,刮擦样品。
轻敲式
轻敲式结合了接触式和非接触式的优点,同时降低了它们的缺点。在此模式下,针尖以一定的频率振动,在振动周期的一部分时间内与样品接触。这种方式既可以减少横向力对图像质量的影响,又能避免针尖与样品之间的直接刮擦,降低了对样品的损坏风险。同时,轻敲式也能提供相对较高的扫描速度和分辨率。然而,这种模式也可能存在一些操作复杂和调节难度较高的问题。
总结来说,不同的原子力显微镜工作模式各有其特点和应用范围,需要根据具体的研究需求和环境条件来选择*适合的工作模式。同时,使用者还需要注意操作规范,以充分发挥AFM原子力显微镜的性能并保护样品。