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文档简介

材料结构分析综合实验,实验23：原子力显微镜分析,一、实验目的,1. 了解原子力显微镜的工作原理及工作特点； 2. 了解原子力显微镜在材料科学中的应用；,2.1 原子力显微镜特点,2. 成像原理,将一个对微弱力及其敏感的长为100-200微米 的Si或Si3N4材料的微悬臂一端固定，另一端 有一个针尖，针尖与样品表面轻轻接触，针 尖尖端原子与样品表面原子间的及其微弱的 作用力，使微悬臂发生弯曲，通过检测微悬 臂背面反射出的红色激光光点在一个光学检 测器上的位置的变化可以转换成力的变化 （被反射激光点位置变化或是微悬臂梁弯 曲的变化与力的变化成正比），通过控制 针尖在扫描过程中作用力的恒定同时测量 针尖纵向的位移量，从而最终还原出样品 表面的形貌像。,2.2 原子力显微镜工作原理,表面形貌和材料如何测量,返回,原子力显微镜工作方式,2.3 原子力显微镜（AFM）应用,AFM可以在大气、真空、低温和高温、不同气氛以及溶液等各种环境下工作，且不受样品导电性质的限制，因此已获得比STM更为广泛的应用。主要用途： 1. 导体、半导体和绝缘体表面的高分辨成像 2. 生物样品、有机膜的高分辨成像 3. 表面化学反应研究 4. 纳米加工与操纵,5. 超高密度信息存储 6. 分子间力和表面力研究 7 摩擦学及各种力学研究 8 在线检测和质量控制 返回,IBM科学家首次拍下单分子照片,二氧化锡薄膜,分选和搬运,火星土壤,遭疟疾感染的人体红血球和蓝藻,返回,不同氧分压ZnO薄膜形貌,共析钢不同腐蚀时间表面形貌,AFM的缺点,受样品因素限制较大（不可避免） 针尖易磨钝或受污染（磨损无法修复；污染清洗困难） 针尖样品间作用力较小 近场测量干扰问题 扫描速率低 针尖的放大效应,3. 实验步骤,3.1 样品制备 3.2 安装探针，扫描器 3.3 安装样品并调试激光位置，参数设置 3.4 图像扫描,4.实验报告要求,4.1 实验目的 4.2 原子力显微镜工作原理
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