原子力顯微鏡是一種用來研究固體材料表面結構的分析儀器,其構造主要包括機械支撐系統和探針系統,以及一些用于環境控制和樣品準備的設施。在使用AFM原子力顯微鏡時,以下幾個構造部分需要特別注意:
機械支撐系統:
掃描裝置:用于水平移動樣品或探針,以實現對樣品表面的掃描。掃描裝置由X、Y、Z三個方向上的驅動器組成,可實現物理、電機或壓電驅動。在操作過程中,需要確保掃描裝置的準確性和穩定性,避免過大的振動或沖擊。
壓電陶瓷:用于控制探針的位置和微小位移。當施加電壓時,壓電陶瓷會發生形變,從而移動探針的位置。因此,在使用前需要確保壓電陶瓷的性能穩定,避免電壓波動或損壞導致的探針位置偏移。
懸臂桿:作為一種機械支撐裝置,用于支撐和穩定探針的位置。懸臂桿通常由彈性材料制成,如硅或硅質材料。在操作中,需要避免對懸臂桿施加過大的力或沖擊,以免損壞懸臂桿或探針。
探針系統:
探針:是原子力顯微鏡中與樣品直接接觸并進行測量的部分。它通常由硅制成,并在其一側附著探針J端。探針J端具有非常小的尺寸,在幾納米至幾十納米之間。因此,在安裝和更換探針時,需要特別小心,避免損壞探針J端或影響測量精度。
環境控制:
保持實驗室的整潔和安靜:任何微小的振動或顆粒都可能對觀察結果產生影響。因此,需要定期清理實驗室,確保環境整潔;同時,避免在實驗室進行可能引起振動的活動。
控制溫度和濕度:溫度變化可能引起樣品的漂移和扭曲,而濕度過高則可能導致樣品表面產生水珠或霉菌。因此,需要使用干燥劑和過濾器等設備來控制溫度和濕度。
樣品準備:
樣品B須干凈且表面光滑均勻:避免存在污染物、殘留物、凹坑或裂紋等。在樣品放置前,可以使用酒精或其他清潔劑徹底清潔以確保表面干凈;同時,可以采用離子束拋光等技術來改善樣品的表面質量以獲得更好的掃描效果。
此外,在使用AFM原子力顯微鏡時還需要注意以下事項:
檢查氮氣瓶是否有充足氣體:確保減震臺充氣正常以避免振動對實驗結果的影響。
正確開機和關機:先開系統總開關再開啟電腦和控制器開關;關機時則相反。
探針安裝和更換:需經培訓并考察合格后方可上手操作;安裝時需輕輕地將探針夾安裝在掃描器底部切勿過度用力以免損壞掃描器。
掃描器操作:在移動掃描器時需輕拿輕放避免碰撞和過度用力;在掃描管底部施加過大的力會損壞掃描器。
總之,在使用原子力顯微鏡時需要特別注意機械支撐系統、探針系統、環境控制和樣品準備等方面的細節以確保實驗的準確性和可靠性。同時需要遵循操作規程和安全注意事項以避免對設備和樣品造成損壞或危險。