Сравнение на три режима на работа на АСМ принципа на работа на микроскопа
контактен режим
В контактен режим върхът винаги е в лек контакт с пробата, сканира се в режим на постоянна височина или постоянна сила. По време на сканиране върхът се плъзга по повърхността на пробата. Обикновено контактният режим създава стабилни изображения с висока разделителна способност.
В контактен режим, ако меката проба се сканира, повърхността на пробата може да се повреди поради директен контакт с върха на иглата. Ако силата между пробата и върха е отслабена по време на сканиране, за да се защити пробата, изображението може да бъде изкривено или да се получат артефакти. В същото време капилярното действие на повърхността също ще намали разделителната способност. Следователно контактният режим обикновено не е подходящ за изследване на биологични макромолекули, проби с нисък модул на еластичност и проби, които лесно се движат и деформират.
безконтактен режим
В безконтактен режим върхът вибрира над повърхността на пробата, никога в контакт с пробата, а мониторът на сондата открива неразрушителни сили на далечни разстояния, като ван дер Ваалс и електростатични сили върху изобразената проба. Въпреки че този режим увеличава чувствителността на микроскопа, когато разстоянието между върха на иглата и пробата е голямо, разделителната способност е по-ниска от тази на режима на контакт и режима на натискане, а изображението е нестабилно и операцията е относително трудна. Изобразяването в течност има относително малко приложения в биологията.
режим на докосване
В режим на потупване, конзолата е принудена да вибрира близо до своята резонансна честота, а осцилиращият връх леко почуква повърхността на пробата, осъществявайки прекъсващ контакт с пробата, така че се нарича още режим на прекъсващ контакт. Благодарение на режима на потупване е възможно да се избегне залепването на върха върху пробата и почти няма повреда на пробата по време на сканиране. Когато върхът на режима на потупване докосне повърхността, той може да преодолее силата на залепване между върха и пробата, като осигури достатъчна амплитуда на върха. В същото време, тъй като действащата сила е вертикална, повърхностният материал е по-малко засегнат от странично триене, компресия и срязващи сили. Друго предимство на режима на потупване в сравнение с безконтактния режим е големият и линеен работен диапазон, което прави системата за вертикална обратна връзка много стабилна и повторяема за измервания на проби.
на
Режимът на докосване AFM е постижим както в атмосферна, така и в течна среда. В атмосферна среда, когато върхът на иглата не е в контакт с пробата, микроконзолата свободно осцилира с максимална амплитуда; когато върхът на иглата е в контакт с повърхността на пробата, въпреки че пиезоелектричният керамичен лист възбужда микроконзолата да осцилира със същата енергия, пространственото препятствие прави микрокантилевъра Амплитудата на конзолата намалява, системата за обратна връзка контролира амплитудата на конзолата до да бъде постоянен, а върхът на иглата следва възходите и спадовете на повърхността на пробата, за да се движи нагоре и надолу, за да получи информация за формата. Режимът на потупване също е подходящ за работа в течност и поради затихващия ефект на течността, силата на срязване между върха на иглата и пробата е по-малка и повредата на пробата е по-малка, така че изображението на режима на потупване в течност може да се извърши върху активни биологични проби Тестване на място, проследяване на място на реакциите на разтвора и др.
режим на странична сила
Микроскопията със странична сила (LFM) работи подобно на AFM в контактен режим. Когато микроконзолата сканира над пробата, поради взаимодействието между върха и повърхността на пробата, конзолата се люлее и има приблизително две посоки на деформация: вертикална и хоризонтална. Най-общо казано, промяната във вертикалната посока, открита от лазерния детектор за позициониране, отразява формата на повърхността на пробата, а промяната в сигнала, открита в хоризонтална посока, поради различните свойства на материала на повърхността на материала, коефициентът на триене е също различни. различни, така че в процеса на сканиране, степените на ляво и дясно изкривяване на микроконзолата също са различни. Степента на торсионно огъване на конзолата се увеличава или намалява с промяната на свойствата на триене на повърхността (увеличаването на триенето води до по-голямо усукване). Лазерен детектор измерва и записва отделно данни за топографията и страничната сила в реално време. Обикновено не само различните компоненти на повърхността на пробата могат да доведат до изкривяване на микроконзолата, но и промяната на повърхностната морфология на пробата също може да причини изкривяване на микроконзолата, както е показано на фигурата по-долу . За да се прави разлика между двете, обикновено LFM изображения и AFM изображения трябва да се получават едновременно. В зависимост от причината за изкривяването на конзолата, LFM обикновено може да се използва за получаване на композиционни изображения и „изображения с подобрени ръбове“ на повърхността на материала.
