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原子力显微镜测试基本参数
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原子力显微镜测试企业商机

原子力显微镜(AtomicForceMicroscope,简称AFM)利用微悬臂感受和放大悬臂上尖细探针与受测样品原子之间的作用力,从而达到检测的目的,具有原子级的分辨率。由于原子力显微镜既可以观察导体,也可以观察非导体,从而弥补了扫描隧道显微镜的不足。原子力显微镜是由IBM公司苏黎世研究中心的格尔德·宾宁于一九八五年所发明的,其目的是为了使非导体也可以采用类似扫描探针显微镜(SPM)的观测方法。原子力显微镜(AFM)与扫描隧道显微镜(STM)差别在于并非利用电子隧穿效应,而是检测原子之间的接触,原子键合,范德瓦耳斯力或卡西米尔效应等来呈现样品的表面特性、;积分增益和比例增益几个参数的设置来对该反馈回路的特性进行控制;太原原子力显微镜测试服务

原子力显微镜的工作模式是以针尖与样品之间的作用力的形式来分类的。主要有以下3种操作模式:接触模式(contactmode),非接触模式(non-contactmode)和敲击模式(tappingmode)、接触模式从概念上来理解,接触模式是AFM直接的成像模式。AFM在整个扫描成像过程之中,探针针尖始终与样品表面保持紧密的接触,而相互作用力是排斥力。扫描时,悬臂施加在针尖上的力有可能破坏试样的表面结构,因此力的大小范围在10-10~10-6N。若样品表面柔嫩而不能承受这样的力,便不宜选用接触模式对样品表面进行成像。非接触模式非接触模式探测试样表面时悬臂在距离试样表面上方5~10nm的距离处振荡。这时,样品与针尖之间的相互作用由范德华力控制,通常为10-12N,样品不会被破坏,而且针尖也不会被污染,特别适合于研究柔嫩物体的表面。这种操作模式的不利之处在于要在室温大气环境下实现这种模式十分困难。因为样品表面不可避免地会积聚薄薄的一层水,它会在样品与针尖之间搭起一小小的毛细桥,将针尖与表面吸在一起,从而增加对表面的压力。太原原子力显微镜测试服务原子力显微镜(AFM)与扫描隧道显微镜(STM)差别在于并非利用电子隧穿效应;

AFM可以用来对细胞进行形态学观察,并进行图像的分析。通过观察细胞表面形态和三维结构,可以获得细胞的表面积、厚度、宽度和体积等的量化参数等;例如,利用AFM可以对后的细胞表面形态的改变、造骨细胞在加入底物(钴铬、钛、钛钒等)后细胞形态和细胞弹性的变化、GTP对胰腺外分泌细胞囊泡高度的影响进行研究。利用AFM还可以对自由基损伤的红细胞膜表面精细结构的研究,直接观察到自由基损伤,以及加女贞子保护作用后,对红细胞膜分子形态学的影响;

原子力显微镜是在1986年由扫描隧道显微镜(ScanningTunnelingMicroscope)的发明者之一的葛宾尼(GerdBinnig)博士在美国斯坦福大学与C.FQuate和C.Gerber等人研制成功的;[1]它主要由带针尖的微悬臂、微悬臂运动检测装置、监控其运动的反馈回路、使样品进行扫描的压电陶瓷扫描器件、计算机控制的图像采集、显示及处理系统组成。微悬臂运动可用如隧道电流检测等电学方法或光束偏转法、干涉法等光学方法检测,当针尖与样品充分接近相互之间存在短程相互斥力时,检测该斥力可获得表面原子级分辨图像,一般情况下分辨率也在纳米级水平。AFM测量对样品无特殊要求,可测量固体表面、吸附体系等;而是检测原子之间的接触,原子键合,范德瓦耳斯力或卡西米尔效应等来呈现样品的表面特性;

横向力显微镜(LFM)是在原子力显微镜(AFM)表面形貌成像基础上发展的新技术之一。工作原理与接触模式的原子力显微镜相似。当微悬臂在样品上方扫描时,由于针尖与样品表面的相互作用,导致悬臂摆动,其摆动的方向大致有两个:垂直与水平方向。一般来说,激光位置探测器所探测到的垂直方向的变化,反映的是样品表面的形态,而在水平方向上所探测到的信号的变化,由于物质表面材料特性的不同,其摩擦系数也不同,所以在扫描的过程中,导致微悬臂左右扭曲的程度也不同,检测器根据激光束在四个象限中,(A+C)-(B+D)这个强度差值来检测微悬臂的扭转弯曲程度。而微悬臂的扭转弯曲程度随表面摩擦特性变化而增减(增加摩擦力导致更大的扭转)。激光检测器的四个象限可以实时分别测量并记录形貌和横向力数据。微悬臂运动可用如隧道电流检测等电学方法或光束偏转法、干涉法等光学方法检测;江苏原子力显微镜测试多少钱

带有针尖的微悬臂将对应于针尖与样品表面原子间作用力的等位面而在垂直于样品的表面方向起伏运动;太原原子力显微镜测试服务

对于蛋白质,AFM的出现极大的推动了其研究进展。AFM可以观察一些常见的蛋白质,诸如白蛋白,血红蛋白,胰岛素及分子马达和噬菌调理素吸附在图同固体界面上的行为,对于了解生物相溶性,体外细胞的生长,蛋白质的纯化,膜中毒有很大帮助。例如,Dufrene 等利用AFM 考察了吸附在高分子支撑材料表面上的胶原蛋白的组装行为。结合X-射线光电子能谱技术和辐射标记技术,他们提出了一个定性解释其层状结构的几何模型。AFM 实验证实了胶原蛋白组装有时连续,有时不连续的性质,通过形貌图也提供了胶原蛋白纤维状结构特征。Quist等利用AFM 研究了白蛋白和猪胰岛素在云母基底上的吸附行为,根据AFM 图上不同尺寸的小丘状物质推测,蛋白质有时发生聚集,有时分散分布。Epand 等则利用AFM 技术研究了一类感冒病毒的红血球凝集素,展示了一种膜溶原蛋白自组装形成病毒折叠蛋白分子外域的实时过程。太原原子力显微镜测试服务

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