A mikroszkóp AFM működési elvének három működési módjának összehasonlítása
kapcsolati mód
Kontakt módban a hegy mindig könnyű érintkezésben van a mintával, állandó magasságban vagy állandó erő üzemmódban szkennel. Szkennelés közben a hegy a minta felületén csúszik. Az érintkezési mód jellemzően stabil, nagy felbontású képeket készít.
Kontakt módban, ha a lágy mintát szkenneljük, a minta felülete megsérülhet a tű hegyével való közvetlen érintkezés miatt. Ha a minta és a csúcs közötti erő gyengül a szkennelés során a minta védelme érdekében, a kép torzulhat vagy műtermékek keletkezhetnek. Ugyanakkor a felület kapilláris hatása a felbontást is csökkenti. Ezért az érintkezési mód általában nem alkalmas biológiai makromolekulák, alacsony rugalmassági modulusú minták és könnyen mozgatható és deformálható minták vizsgálatára.
érintés nélküli mód
Érintkezés nélküli módban a csúcs rezeg a minta felülete felett, soha nem érintkezik a mintával, és a szonda monitora érzékeli a roncsolásmentes, nagy hatótávolságú erőket, mint például a van der Waals és az elektrosztatikus erőket a leképezett mintán. Bár ez az üzemmód növeli a mikroszkóp érzékenységét, ha a tű hegye és a minta közötti távolság nagy, a felbontás alacsonyabb, mint az érintkezési módban és a koppintás módban, és a képalkotás instabil, és a művelet viszonylag nehéz. A folyadékban történő képalkotásnak viszonylag kevés alkalmazása van a biológiában.
koppintási mód
A tapintó üzemmódban a konzol a rezonanciafrekvenciájához közeli rezgésre kényszerül, az oszcilláló csúcs pedig finoman megütögeti a minta felületét, szakaszos érintkezést létesítve a mintával, ezért intermittens érintkezési módnak is nevezik. A ütögető üzemmódnak köszönhetően elkerülhető, hogy a hegy a mintához tapadjon, és szinte semmi sérülése a mintán a szkennelés során. Amikor az ütögető üzemmód hegye hozzáér a felülethez, a csúcs megfelelő amplitúdójával képes legyőzni a hegy és a minta közötti tapadóerőt. Ugyanakkor, mivel a ható erő függőleges, a felületi anyagot kevésbé érintik az oldalirányú súrlódási, nyomó- és nyíróerők. A menetfúró üzemmód másik előnye az érintésmentes üzemmódhoz képest a nagy és lineáris működési tartomány, amely a függőleges visszacsatoló rendszert rendkívül stabillá és megismételhetővé teszi a mintamérések során.
a
Az AFM csapolási mód atmoszférikus és folyékony környezetben egyaránt elérhető. Atmoszférikus környezetben, amikor a tű hegye nem érintkezik a mintával, a mikrokonzol szabadon oszcillál a maximális amplitúdóval; amikor a tű hegye érintkezik a minta felületével, bár a piezoelektromos kerámialap ugyanolyan energiával gerjeszti a mikrokonzolt, a sztérikus akadály a mikrokonzolt teszi. A konzol amplitúdója csökken, a visszacsatoló rendszer szabályozza a konzol amplitúdóját állandónak kell lennie, és a tű hegye követi a minta felületének emelkedőit és lejtőit, hogy felfelé és lefelé mozogjon, hogy megkapja az alakinformációt. A ütögető üzemmód folyadékban történő működésre is alkalmas, és a folyadék csillapító hatása miatt kisebb a tűhegy és a minta közötti nyíróerő, kisebb a minta sérülése, így a ütögető üzemmódú képalkotás a folyadék végezhető aktív biológiai mintákon Helyszíni vizsgálat, oldatreakciók helyszíni nyomon követése stb.
oldalirányú erő mód
Az LFM (Lateral Force Microscopy) az AFM-hez hasonlóan működik kontakt módban. Amikor a mikrokonzol a minta felett pásztáz, a csúcs és a minta felülete közötti kölcsönhatás következtében a konzol leng, és nagyjából két iránya van a deformációnak: függőleges és vízszintes. Általánosságban elmondható, hogy a lézeres helyzetérzékelő által észlelt függőleges irányú változás a minta felületének alakját tükrözi, a vízszintes irányban észlelt jel változása pedig az anyagfelület eltérő anyagtulajdonságai miatt a súrlódási együttható is más. eltérő, így a szkennelés során a mikrokonzol bal és jobb oldali torzítási foka is eltérő. A konzol torziós hajlításának mértéke a felület súrlódási tulajdonságainak változásával növekszik vagy csökken (a súrlódás növekedése nagyobb csavarást eredményez). A lézerdetektor valós időben külön méri és rögzíti a domborzati és oldalirányú erőadatokat. Általában nem csak a minta felületének különböző összetevői vezethetnek a mikrokonzol torzulásához, hanem a minta felületi morfológiájának megváltozása is okozhat a mikrokonzol torzulását, ahogy az alábbi ábrán látható. . A kettő megkülönböztetése érdekében általában az LFM-képeket és az AFM-képeket egyszerre kell beszerezni. A konzol torzulásának okától függően az LFM rendszerint kompozíciós képek és az anyagfelület "éljavított képei" készítésére használható.
