Porovnání tří provozních režimů mikroskopu AFM pracovní princip
kontaktní režim
V kontaktním režimu je hrot vždy v lehkém kontaktu se vzorkem, skenuje v režimu konstantní výšky nebo konstantní síly. Během skenování hrot klouže po povrchu vzorku. Kontaktní režim obvykle vytváří stabilní snímky s vysokým rozlišením.
V kontaktním režimu, pokud je skenován měkký vzorek, může dojít k poškození povrchu vzorku v důsledku přímého kontaktu s hrotem jehly. Pokud je síla mezi vzorkem a hrotem během skenování oslabena, aby byl vzorek chráněn, může dojít ke zkreslení obrazu nebo k získání artefaktů. Současně kapilární působení povrchu také sníží rozlišení. Proto kontaktní režim obecně není vhodný pro studium biologických makromolekul, vzorků s nízkým modulem pružnosti a vzorků, které se snadno pohybují a deformují.
bezkontaktní režim
V bezkontaktním režimu hrot vibruje nad povrchem vzorku, nikdy není v kontaktu se vzorkem, a monitor sondy detekuje nedestruktivní síly dlouhého dosahu, jako jsou van der Waalsovy a elektrostatické síly na zobrazovaném vzorku. I když tento režim zvyšuje citlivost mikroskopu, když je vzdálenost mezi hrotem jehly a vzorkem velká, rozlišení je nižší než u kontaktního režimu a režimu klepání a zobrazování je nestabilní a operace je poměrně obtížná. Zobrazování v kapalině má v biologii relativně málo aplikací.
režim kohoutku
V režimu klepání je konzola nucena vibrovat v blízkosti své rezonanční frekvence a oscilující hrot jemně poklepává na povrch vzorku, čímž dochází k přerušovanému kontaktu se vzorkem, takže se také nazývá režim přerušovaného kontaktu. Díky režimu klepání je možné zabránit přilepení hrotu ke vzorku a při skenování nedochází k téměř žádnému poškození vzorku. Když se hrot v režimu klepání dotkne povrchu, může překonat adhezní sílu mezi hrotem a vzorkem poskytnutím dostatečné amplitudy hrotu. Současně, protože působící síla je vertikální, povrchový materiál je méně ovlivňován bočním třením, tlakem a smykovými silami. Další výhodou režimu odpichu ve srovnání s bezkontaktním režimem je velký a lineární pracovní rozsah, díky kterému je systém vertikální zpětné vazby vysoce stabilní a opakovatelný pro měření vzorků.
a
Režim závitování AFM je dosažitelný v atmosférickém i kapalném prostředí. V atmosférickém prostředí, kdy hrot jehly není v kontaktu se vzorkem, mikrokonzola volně kmitá s maximální amplitudou; když je hrot jehly v kontaktu s povrchem vzorku, ačkoli piezoelektrická keramická deska vybudí mikrokonzolu, aby oscilovala se stejnou energií, stérická překážka způsobí, že se mikrokonzola sníží, systém zpětné vazby řídí amplitudu konzoly na být konstantní a špička jehly sleduje vzestupy a sestupy povrchu vzorku a pohybuje se nahoru a dolů, aby získala informace o tvaru. Režim čepování je vhodný i pro provoz v kapalině a díky tlumícímu účinku kapaliny je smyková síla mezi špičkou jehly a vzorkem menší a poškození vzorku je menší, takže zobrazení režimu čepování v kapaliny lze provádět na aktivních biologických vzorcích Testování na místě, sledování reakcí roztoku na místě atd.
režim boční síly
Mikroskopie laterální síly (LFM) funguje podobně jako AFM v kontaktním režimu. Když mikrokonzola skenuje nad vzorkem, v důsledku interakce mezi hrotem a povrchem vzorku se konzola kýve a existují zhruba dva směry deformace: vertikální a horizontální. Obecně řečeno, změna vertikálního směru detekovaná laserovým detektorem polohy odráží tvar povrchu vzorku a změna signálu detekovaná v horizontálním směru, vzhledem k různým materiálovým vlastnostem povrchu materiálu, je koeficient tření také různé. různé, takže v procesu skenování jsou také různé stupně levého a pravého zkreslení mikrokonzoly. Stupeň torzního ohybu konzoly se zvyšuje nebo snižuje se změnou třecích vlastností povrchu (zvyšující se tření má za následek větší kroucení). Laserový detektor měří a zaznamenává data topografie a bočních sil odděleně v reálném čase. Obvykle nejen různé složky povrchu vzorku mohou vést k deformaci mikrokonzoly, ale také změna morfologie povrchu vzorku může způsobit zkreslení mikrokonzoly, jak je znázorněno na obrázku níže. . Aby bylo možné rozlišit mezi těmito dvěma, obvykle by měly být snímky LFM a snímky AFM pořizovány současně. V závislosti na příčině zkreslení konzoly lze LFM obvykle použít k získání kompozičních obrázků a "obrázků s vylepšenými okraji" povrchu materiálu.
