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            簡述原子力顯微鏡激光束反射的探測原理

            點擊次數:908 更新時間:2022-11-23
              原子力顯微鏡的探針與樣品表面原子之間存在多種力,包括范德瓦耳斯力、排斥力、靜電力、變形力、磁力、化學力等。使用原子力顯微鏡時,會消除范德瓦耳斯力和排斥力以外的力的影響。此外,除上述兩種力外,其他力本身相對較小。因此,原子力顯微鏡檢測到的原子力主要由范德瓦爾斯力和排斥力組成。其中,范德瓦爾斯力是吸引力,排斥力的本質是原子電子云之間的相互作用,其本質是量子效應。
             
              原子力顯微鏡的分辨能力主要取決于探針針尖的尺寸;微懸臂的彈性系數越低,原子力顯微鏡越敏感;懸臂長度與激光長度之比;探測器PSD對光斑位置的敏感性。對于一定分辨率的圖像,掃描范圍越小,表面形狀越精細。
             
              原子力顯微鏡的懸臂大小在數十至數百微米,通常由硅或者氮化硅構成,其上裝有探針,探針尖部的曲率半徑在納米量級。當探針被放置到樣品表面附近時,懸臂上的探針頭會因受到樣品表面的范德瓦耳斯力而彎曲偏移。偏移由射在微懸臂上的激光束反射至光敏二極管陣列而測量到,較薄的懸臂表面常鍍有反光材質以增強反射。其他方法還包括光學干涉法、電容法和壓電效應法。這些探頭通常采用壓電效應的變形測量器制成。通過惠斯登電橋,探頭的形變可以被測得,不過這種方法沒有激光反射法或干涉法靈敏。
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