Sammenligning av tre operasjonsmoduser for mikroskop AFM arbeidsprinsipp
kontaktmodus
I kontaktmodus er spissen alltid i lett kontakt med prøven, skanner i konstant høyde eller konstant kraftmodus. Under skanning glir spissen over prøveoverflaten. Vanligvis produserer kontaktmodus stabile bilder med høy oppløsning.
I kontaktmodus, hvis den myke prøven skannes, kan prøveoverflaten bli skadet på grunn av direkte kontakt med nålespissen. Hvis kraften mellom prøven og spissen svekkes under skanning for å beskytte prøven, kan bildet bli forvrengt eller artefakter kan oppnås. Samtidig vil kapillærvirkningen til overflaten også redusere oppløsningen. Derfor er kontaktmodusen generelt ikke egnet for å studere biologiske makromolekyler, prøver med lav elastisitetsmodul og prøver som er lette å flytte og deformere.
kontaktløs modus
I ikke-kontaktmodus vibrerer spissen over prøveoverflaten, aldri i kontakt med prøven, og sondemonitoren oppdager ikke-destruktive langdistansekrefter som van der Waals og elektrostatiske krefter på den avbildede prøven. Selv om denne modusen øker følsomheten til mikroskopet, når avstanden mellom nålespissen og prøven er lang, er oppløsningen lavere enn for kontaktmodusen og trykkmodusen, og avbildningen er ustabil og operasjonen er relativt vanskelig. Avbildning i væske har relativt få anvendelser innen biologi.
trykkmodus
I tappemodus tvinges cantileveren til å vibrere nær sin resonansfrekvens, og den oscillerende spissen banker forsiktig på overflaten av prøven, og får intermitterende kontakt med prøven, så det kalles også intermitterende kontaktmodus. På grunn av tappemodusen er det mulig å unngå at spissen fester seg til prøven, og det er nesten ingen skade på prøven under skanning. Når spissen av tappemodusen berører overflaten, kan den overvinne klebekraften mellom spissen og prøven ved å gi tilstrekkelig amplitude av spissen. Samtidig, siden den virkende kraften er vertikal, påvirkes overflatematerialet mindre av sidefriksjon, kompresjon og skjærkrefter. En annen fordel med tappemodus sammenlignet med ikke-kontaktmodus er det store og lineære arbeidsområdet, som gjør det vertikale tilbakemeldingssystemet svært stabilt og repeterbart for prøvemålinger.
de
Tappemodus AFM er oppnåelig i både atmosfæriske og flytende miljøer. I det atmosfæriske miljøet, når nålespissen ikke er i kontakt med prøven, svinger mikrocantileveren fritt med maksimal amplitude; når nålespissen er i kontakt med prøveoverflaten, selv om det piezoelektriske keramiske arket eksiterer mikrokantilen til å oscillere med samme energi, gjør den steriske hindringen mikrokantilen. være konstant, og nålespissen følger opp og ned på prøveoverflaten for å bevege seg opp og ned for å få forminformasjonen. Tappemodusen er også egnet for drift i væske, og på grunn av væskens dempende effekt er skjærkraften mellom nålespissen og prøven mindre, og skaden på prøven er mindre, slik at tappemodusavbildningen i væske kan utføres på aktive biologiske prøver Testing på stedet, sporing på stedet av løsningsreaksjoner, etc.
sidekraftmodus
Lateral Force Microscopy (LFM) fungerer på samme måte som AFM i kontaktmodus. Når mikro-cantileveren skanner over prøven, på grunn av interaksjonen mellom spissen og prøveoverflaten, svinger cantileveren, og det er omtrentlig to retninger av deformasjon: vertikal og horisontal. Generelt sett reflekterer endringen i den vertikale retningen som oppdages av laserposisjonsdetektoren formen på prøveoverflaten, og endringen i signalet detektert i horisontal retning, på grunn av de forskjellige materialegenskapene til materialoverflaten, er friksjonskoeffisienten. også annerledes. forskjellige, så i prosessen med skanning er graden av venstre og høyre forvrengning av mikrocantileveren også forskjellige. Graden av torsjonsbøyning av utkrageren øker eller avtar ettersom friksjonsegenskapene til overflaten endres (økende friksjon gir større torsjon). En laserdetektor måler og registrerer topografi- og sidekraftdata separat i sanntid. Vanligvis kan ikke bare de forskjellige komponentene i prøveoverflaten føre til forvrengning av mikro-cantileveren, men også endringen av overflatemorfologien til prøven kan også forårsake forvrengning av mikro-cantileveren, som vist i figuren nedenfor . For å skille mellom de to, bør vanligvis LFM-bilder og AFM-bilder hentes samtidig. Avhengig av årsaken til forvrengningen av cantileveren, kan LFM vanligvis brukes til å oppnå komposisjonsbilder og "kantforsterkede bilder" av materialoverflaten.
