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原子力顯微鏡（AFM）

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原子力顯微鏡（AFM）

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項目介紹

原子力顯微鏡（Atomic Force Microscope，AFM）：是一種可以用來研究包括絕緣體在內(nèi)的固體材料表面結(jié)構(gòu)的分析儀器。

將一個對微弱力極敏感的微懸臂一端固定，另一端有一微小針尖，使之與樣品表面輕輕接觸。由于針尖尖端原子與樣品表面原子間存在極微弱的排斥力，會使懸臂發(fā)生微小的偏轉(zhuǎn)。通過檢測出偏轉(zhuǎn)量并作用反饋控制其排斥力的恒定，就可以獲得微懸臂對應(yīng)于各點的位置變化，從而獲得樣品表面形貌的圖像。

成像模式：

接觸模式：針尖與樣品表面距離小，利用原子間的斥力；可獲得高解析度圖像；樣品變形，針尖受損；不適合于表面柔軟的材料；

非接觸模式：針尖距離樣品5-20nm,利用原子間的吸引力，不損傷樣品表面，可測試表面柔軟樣品；分辨率低，有誤判現(xiàn)象；

輕敲模式：探針在Z軸維持固定頻率振動，當(dāng)振動到谷底時與樣品接觸，對樣品破壞小，分辨率幾乎同接觸模式相同。

樣品要求

1. 薄膜和塊體樣品，尺寸不大于2*2cm，厚度0.1-1cm之間，一定要標(biāo)明測試面！塊狀樣品需要固定好，避免在寄送過程產(chǎn)生晃動或摩擦影響測試結(jié)果；

2. 粉末樣品，質(zhì)量不少于10mg,請務(wù)必備注好制樣條件，包括分散液，超聲時間及配制濃度

3. 粉末和薄膜塊體樣品，常規(guī)測試項目樣品起伏一般不超過5微米，特殊測試項目樣品起伏一般不超過1微米，粗糙度起伏過大對測試數(shù)據(jù)影響極大，此外對測試的探針會有損耗。

4. 液體樣品，體積不小于1mL（濃度不確定，可以加送溶劑空白樣，進行測試前稀釋），請務(wù)必備注好制樣條件，包括分散液，超聲時間及配制濃度；

4. C-AFM、KPFM、PFM、PeakForce測試都要求樣品導(dǎo)電，需要將樣品制備在導(dǎo)電基底上，基底大小符合塊狀樣品的尺寸要求；

5. PFM，KPFM測試需要樣品表面十分平整，樣品粗糙度最好在10-200nm之間，粉末樣品測試很難測到較好結(jié)果，下單前請確保風(fēng)險可接受；

6. 提供明確的測試要求（常規(guī)20X20μm以內(nèi)的測試區(qū)域就可以），最好能上傳參考形貌并且打印隨樣品寄出，如果測試區(qū)域在1*1μm以下，則需要與技術(shù)經(jīng)理提前聯(lián)系。

7. 對于不導(dǎo)電的樣品，如塑料，聚合材料，高分子材料之類，建議使用吸附膠盒、離心管等裝樣，請不要直接用自封袋裝，如需使用自封袋請將樣品與包裝固定牢固，避免運輸過程中摩擦產(chǎn)生靜電，導(dǎo)致樣品難測或無法測試；

項目案例

AFM形貌粗糙度

光滑薄膜厚度表征

結(jié)腸癌細胞的AFM像（3D結(jié)構(gòu)）

具有對稱電極的KPFM圖像和AFM圖像

常見問題

1、AFM測試范圍最好小于多少？一般能測多大?

小于80×80μm；能測10×10μm、20×20μm、50×50μm。

2、AFM 測試數(shù)據(jù)有幾種格式？

spm和mdt格式，分別用NanoScope Analysis、IA軟件打開。

3、AFM粉末樣品制樣的常用基底有哪些？

常用基底有3種：HOPG（高定向石墨），MICA（云母），Si-chip（硅片）。HOPG的優(yōu)點是導(dǎo)電，主要用于導(dǎo)電樣品的測試。MICA和Si-chip都是常用基底，主要是提供一個平面，可以根據(jù)參考文獻或之前的測試條件來選取。

4、為什么AFM測試中，樣品表面粗糙度不能太大？

一般AFM測試，常規(guī)的形貌等模式要求樣品起伏一般不超過5微米，特殊的電學(xué)力學(xué)等測試模式樣品起伏一般不超過1微米，對于表面起伏過大的樣品，一方面可能超出儀器測試范圍，另一方面可能導(dǎo)致跳針、針尖受損或污染，從而影響圖像質(zhì)量，增加損耗成本。

5、AFM測試中，對于導(dǎo)電性不佳的樣品，是否需要噴金處理呢？

AFM的常規(guī)測試模式對樣品導(dǎo)電性沒有要求，部分電學(xué)模塊測試，如KPFM，是需要樣品導(dǎo)電的。由于金顆粒有一定尺寸，噴金會對形貌有一定影響，所以一般不建議噴金。

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