101 вопрос о нанотехнологиях. Нагорнов Ю.С. - 58 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГУ | Тольятти

Составители: 

Рубрика: 

58
частоты колебаний кантилевера (рис.44). При этом работа АСМ происходит в режиме
отталкивания острия зонда и небольшого участка притяжения. Соответствующий метод
сканирующей силовой микроскопии назван прерывисто-контактныи или
полуконтактным методом.
Полуконтактный метод обладает определенными преимуществами по сравнению
контактными методами. Прежде всего, при использовании этого метода давление
кантилевера на поверхность образца существенно меньше, что позволяет работать с более
мягкими и легко разрушающимися материалами, такими как полимеры, биоматериалы и
клетки и другие живые объекты. Полуконтактный метод также более чувствителен к
различным взаимодействиям с поверхностью, что дает возможность измерять ряд
характеристик поверхности – распределение вязкости и упругости, электрических и
магнитных доменов.
Вопрос 53. Что такое методы постоянной высоты и постоянной
силы?
При использовании контактных методов кантилевер изгибается под действием сил
отталкивания, действующих на зонд. Сила отталкивания F действующая на зонд связана с
величиной отклонения кантилевера x законом Гука: F = -kx, где k является жесткостью
кантилевера. Величина жесткости для различных кантилеверов варьируется от 0.01 до
нескольких N/m.
В АСМ величина вертикальных смещений кантилевера измеряется с помощью
оптической системы регистрации и преобразуется в электрический сигнал DFL. В
контактных методах сигнал DFL используется в качестве параметра, характеризующего
силу взаимодействия между зондом и поверхностью образца. Величина DFL прямо
пропорциональна силе взаимодействия. При использовании метода постоянной высоты
сканер микроскопа поддерживает закрепленный конец кантилевера на постоянной
высоте. Таким образом, отклонения кантилевера отражают рельеф поверхности
исследуемого образца (рис.45 (А)).
Основным достоинством метода постоянной высоты является высокая скорость
сканирования. Она ограничивается практически только резонансными свойствами
кантилевера. К недостаткам метода постоянной высоты относится требование
достаточной гладкости поверхности образцов. При исследованиях достаточно мягких
образов (подобно полимерам, биологическим объектам и т.д.) они могут разрушаться или
процарапываться, поскольку зонд находиться в непосредственном механическим
контакте с поверхностью.
При использовании метода постоянной силы величина изгиба кантилевера
поддерживается в процессе сканирования постоянной при помощи системы обратной
связи (рис.45 (Б)). Таким образом, вертикальные смещения сканера отражают рельеф
поверхности исследуемого образца. Основным достоинством метода постоянной силы
является возможность наряду с измерениями рельефа поверхности проводить измерения
и других характеристик – сил трения, сопротивления растекания и др. К числу
недостатков метода постоянной силы относится ограничение скорости сканирования
временем отклика системы обратной связи.

Страницы