簡易型原子力顯微鏡(AFM)是一種能夠提供高分辨率表面成像、測量以及表面力學性質分析的先進工具。相比傳統的光學顯微鏡,AFM在觀察物體表面時具有更高的分辨率,甚至可以達到原子級別。因此,AFM不僅在基礎科學研究中具有重要應用,還在材料科學、生命科學等領域發揮著越來越重要的作用。

1.探針系統:這是AFM的核心部分,負責與樣品表面接觸并感知表面力。通常,簡易型AFM的探針由標準的鎢絲或石英針構成,尖經過精細加工,以確保高分辨率的成像能力。
2.樣品臺:樣品臺通常由高精度的電動步進驅動,能夠在X、Y、Z三個方向上精確移動樣品。為了保證探針與樣品表面之間的微小接觸,樣品臺需要具有非常精確的定位能力。
3.激光掃描系統:激光掃描系統通過照射激光束到探針的背面,并通過反射光的變化來實時監測探針的高度變化。通過激光反射的強度變化,可以測量探針的位置變化,進而反映樣品表面的特性。
4.控制系統:控制系統通常包括計算機和相應的軟件,負責采集掃描數據并對數據進行處理和分析。通過計算機系統,可以實現掃描參數的設置、圖像的生成和數據的分析。
簡易型原子力顯微鏡的優勢:
1.高分辨率:簡易型AFM可以達到納米級別的分辨率,甚至能夠分辨出原子級的表面特征。對于微觀材料的研究具有優勢。
2.非破壞性:與傳統的電子顯微鏡相比,AFM的掃描過程不會對樣品造成破壞,尤其適用于易碎或敏感的樣品。
3.多功能性:簡易型AFM不僅可以進行表面形貌的掃描,還可以進行力學性質的分析(如硬度、彈性等),并且能夠用于液體環境中的樣品觀察。