了解探针
AFM探针是一个尖锐的尖端,位于连接到探针支架的悬臂梁的自由端。典型尺寸为微米级,尖端半径为几纳米到几十纳米。

悬臂连接到毫米级的矩形芯片上,使用户能够抓住探针并将其放置在探针支架中,以便在原子力显微镜上使用。AFM尖端采用半导体行业首创的工艺制造。如今被称为MEMS技术的大多数探针由硅和氮化硅制成。


悬臂末端的尖端可以是不同的长度,尖锐或钝,并涂有不同的材料,以实现不同的扫描性能,包括更长的磨损、材料粘合和磁性。

除了针尖上的不同涂层外,悬臂还设计成不同的规格,以便更好地与扫描的样品和使用的AFM模式进行交互。例如,不同的频率可以使扫描更快或更慢,弹簧常数可以使与样品表面的相互作用更软或更硬。探头被视为耗材,因为它们会随着时间的推移而磨损。
如何选择探头:

有了所有可用的探查,如何选择正确的探查呢?

选择合适的AFM探针并没有一个万能的解决方案。你如何确定哪一个适合你的实验?即使对于一个熟练的用户来说,选择正确的探针也是一件令人生畏的事情。从数小时的无效工作,到样品污染或损坏,使用不适当的探针可能是灾难性的。

我们的应用科学家团队使用bob综合app官网登录不同的模式、条件和探针扫描了多种材料和生物样品。本次网络研讨会旨在让您成为选择与AFM实验相匹配的合适探针的专家,无论您的技能水平如何。

学习模式
接触模式可用于通过保持尖端在恒定力下与样品接触来成像样品形貌。扫描期间,根据需要提升或降低悬臂,以保持悬臂挠度恒定。
敲击模式是AFM最流行的成像模式之一,可用于测量各种样品上的形貌。悬臂梁被驱动在或接近共振,其振幅在扫描过程中保持恒定。
像Cypher VRS1250这样的视频速率AFM使用具有更小、更快悬臂的轻敲模式成像,实现高达每秒45帧的速度,使其能够捕获纳米级动态事件的细节。
在双模双交流中,悬臂梁以两种不同的谐振模式模拟驱动。该技术通常提供与材料特性相关的增强甚至独特对比。
接触共振提供了弹性模量和损耗模量的定量成像。悬臂梁在接触状态下扫描,同时在尖端-样品接触共振状态下激发。通过各种技术(如DART或波段激励)跟踪该共振。
开尔文探针显微镜(KPFM)是一种双通道成像模式,其中导电尖端在第一通道中以攻丝模式对表面成像,然后将其提升到表面上方一个恒定高度以获得定量。
静电力显微镜(EFM)是一种双通道成像模式,在初始表面通过后,样品的长程静电力在二次通道中进行定性成像。捕获电荷、电位或样品的电导率或介电常数的变化可以被成像。
快速力映射模式以高速(最多2500 Hz)测量力 - 距离曲线,同时捕获图像中的每个曲线。可以应用实时和离线分析模型来计算来自所获取的力曲线的模量,粘附和其他性质。
在力曲线测量过程中,悬臂梁向样品表面倾斜,然后远离样品表面,同时记录它所受的力。可以研究蛋白质的展开、粘附和样品的粘弹性等现象。
AM-FM是一种用于粘弹性映射的成像模式。悬臂梁以两种独立的谐振模式同时驱动。对于高阶模态,频率的变化与样品的刚度和弹性有关,而振幅的变化与样品的损耗和损耗有关。
扫描电容显微镜(SCM)是一种纳米电成像技术,它使用微波射频(RF)信号来绘制半导体和其他样品中的电荷载流子位置、掺杂剂水平和掺杂剂类型(p型vs. n型)。
横向力显微镜(LFM)可以用来研究纳米摩擦学,它的尖端扫描垂直于悬臂梁长轴的接触模式。悬臂的扭转弯曲将导致侧向信号的变化。
磁力显微成像(MFM)是一种两遍成像模式,其中磁化尖端在第一遍成像表面,然后在第二遍将其提升到表面上方一个恒定高度,以成像更长范围的磁力。
导电AFM(ORCA)在接触模式下扫描,同时测量流过导电尖端样品的任何电流。此外,该模式允许在特定的用户定义点进行局部I-V测量。
扫描隧道显微镜(STM)是基于量子隧道概念的AFM成像模式。当尖端靠近待检查的表面时,在两个之间施加的偏置电压允许电子通过分离它们的真空隧道隧道。所得到的隧道电流是尖端位置,施加电压和样本状态(LDOS)的局部密度的函数。通过将电流监视到横跨表面的尖端扫描来获取信息,通常以图像形式显示。
纳米尺度时变介质击穿是一种用于研究纳米尺度介质击穿的点测量网络模式。高电压偏置斜坡被发送到尖端,直到样品中发生击穿事件。
纳米光刻是用尖端在样品表面划痕或书写的一种能力。几何形状、徒手画和导入图像可用于定义光刻。
力贴图只是一组力曲线。除了许多其他预设量甚至自定义计算量外,还可以从该力曲线阵列中提取样本高度、样本模量和尖端样本附着力等量。
扫描热显微镜(SThM)是一种用于测量样品温度的模式。对于等温样品,SThM也可以用来绘制样品热导率的变化。
电化学应变显微镜(ESM)用于研究固体中的电化学过程和离子传输。通过交流偏置的应用,在接触共振时驱动悬臂梁,诱导离子输运,而离子输运反过来导致适当样品的表面变形,从而驱动悬臂梁。
快速电流映射是一种模式,在一组高速的力曲线中连续收集电流。由于针尖没有扫描表面,因此可以在最小针尖磨损的情况下生成样品的当前图。
很像传统的攻丝模式,这种模式可以用来测量各种样品的形貌。而不是基频,悬臂被驱动在共振频率的第二,第三,第四,有时甚至更高的本征模态(不要与更高的谐波混淆)。每一个更高的本征模具有越来越高的灵敏度和越来越高的刚度,允许在亚纳米振幅的有效成像,可以使某些样品的分子和原子尺度成像更容易。
PFM用于图像图像的机电响应。施加到尖端的AC偏压会引起来自适当样品的机械响应。悬臂可以被驱动和维持在其接触谐振或以固定频率激发。
这种技术映射了样品的损失正切,这是悬臂敲击表面时耗散的能量与存储的能量的比值。
在力调制中,当尖端与样品接触时,悬臂梁被驱动到共振以下。悬臂梁的振幅响应表示样品刚度。
该模式使用轻拍模式来跟踪三电极电化学电池中液体(通常是电解质溶液)中样品的形貌。AFM探针不是电子电路的一部分,只是地形的观察者。外部恒电位器监测或驱动样品表面的电化学反应,产生的图像有助于揭示表面构象的变化作为应用偏差或时间的函数。
在TMnI中,通过在样品表面着陆、用探针加热样品并测量挠度来进行点测量。通过TMnI,用户能够了解其样品(通常为聚合物)特定点的玻璃化转变温度(Tg)和熔化温度(Tm)。