《【经管类】NANOSURF AFM 原子力顯微鏡原理簡介》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【经管类】NANOSURF AFM 原子力顯微鏡原理簡介（75页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、Nanosurf easyScan2 FlexAFM 原子力顯微鏡原理簡介,三朋儀器股份有限公司 竹北市自強南路8號8F-13 TEL : 03-550-8385,曹勝益,2010-12-22,AFM 基本構想,就像用手指頭觸摸點字一般，當受過訓練的手指滑過一整排的點字時就能讀取其中的意義。AFM 的探針代替了手指，精密的移動裝置代替了手指的移動過程。,三朋儀器,AFM 基本的組成,三朋儀器,AFM 探針,10 15 m,尖端半徑小於8nm,支架1.6 x 3.4 mm,三朋儀器,AFM 應用凡德瓦力原理,三朋儀器,AFM 探針在SAMPLE表面上,三朋儀器,三朋儀器,Contact mode
2、 (接觸式AFM),接觸式，是探針在掃描時總是接觸著材的表面。在此操作模式下，探針與樣品表面間的作用是原子間排斥( repulsive force )。由於排斥對距非常敏感，所以接觸式AFM 較容得到原子解析，但因探針與樣品間的接觸面積極小，雖然其作用很小，約只有10-6-10-10 牛頓，仍會損壞樣品，尤其是軟性材質，但是較大的作用通常會取得較佳的解析，所以選擇適當的作用十分重要。,三朋儀器,Constant Force Animation,Constant Height Animation,Non-contact mode (非接觸式AFM),非接觸式，乃是探針與材表面總維持著一定的距。用
3、原子間的長吸引凡得瓦爾( Van der waals force )運作，過此對距變化的敏感小，因此必須使用調變技術增強訊號雜訊比。非接觸式AFM 一般只有50nm 的解析，過在真空中即可得到原子級的解析，此操作方式的發展原因乃是為解決接觸式損害樣品的缺點。,三朋儀器,Dynamic Force Mode,三朋儀器,Tapping mode (dynamic mode) (輕敲式AFM),將非接觸式加以改良，其原理係將探針與樣品距離加近，然後增大振幅，使探針在振盪至波谷時接觸樣品，由於樣品的表面高低起伏，使得振幅改變。,三朋儀器,Dynamic Mode Animation,Nanosurf
4、easyScan2 FlexAFM組成,掃瞄頭,控制器,三朋儀器,交換探針的方法,三朋儀器,Removing the Cantilever Holder Replacing a cantilever,軟體上可以直接顯示探針影像,三朋儀器,實際掃描畫面,Nanosurf FlexAFM ScanHead規格,三朋儀器,Spheres on surface 5x5m image, z-range: 200nm,Surface after patterning 5x5m image, z-range: 40nm,三朋儀器,This image shows the rough fibrous stru
5、cture of uncoated paper. Uncoated 20x20m image, z-range 1.8m,The image shows the typical morphology of the filling material of coated paper. Coated 3x3m image, z-range 310nm,三朋儀器,AFM 的其他應用,Nanosurf AFM Phase Detection Microscopy (PDM)的應用,三朋儀器,為何使用Phase Contrast 模式?,不管是表面粗糙度或是3D輪廓掃描功能AFM都可以全部包辦，其中AFM
6、還有一項功能就是能夠分辨試片中不同材質的比例分佈。 天然橡膠中加入碳黑(Carbon Black)及其它的填補物時，利用AFM 的Phase Contract 模式才能真正得到微細範圍內(幾個m2)在混鏈過程中是否均勻。 主要應用於試料表面，由於吸著力與粘彈性等特性造成探針撓性連杆振動的位相變化，使用相位模式探測可得到較佳的影像，且可與表面形狀同時測定。 帶電的試料、柔軟的試料，且其吸著力強時，使用相位模式的探測較有利。,23,三朋儀器,24,三朋儀器,25,三朋儀器,26,三朋儀器,27,三朋儀器,Cantilever beam astigmatism detection,28,三朋儀器,A
7、FM 的簡易作動原理,29,三朋儀器,Phase in dynamic mode AFM (一),在Dynamic 模式下，給探針的振動頻率和雷射光反射回”四象限”光偵測器的時間差可以得知SAMPLE不同材質的組成。,30,三朋儀器,Phase in dynamic mode AFM (二),Phase不是畫出表面形貌，而是利用高低來表示材質的不同成分。,31,三朋儀器,32,Phase in dynamic mode AFM (三),三朋儀器,PHASE 影像 木質紙漿纖維,33,三朋儀器,利用Phase 圖像觀察 金屬接點在塗佈過程中被汙染的程度,34,三朋儀器,利用 Phase Cont
8、rast 觀察複合聚合物添加物質的均勻性。,35,三朋儀器,36,三朋儀器,37,三朋儀器,橡膠Phase Contrast,試片表面形貌(Topgraphy)，類似用相機拍攝的原理。,相位圖(Phase)，相同顏色的代表相同的材質。,(Nanosurf AFM 操作軟體),38,三朋儀器,39,(Nanosurf Report AFM分析軟體),上下移動bar可以改變組合範圍,三朋儀器,不同的相位角度代表不同的添加的物質。,橡膠Phase Contrast,利用二進元圖形分析法將類似的相位抓在一起。,(Nanosurf Report AFM分析軟體),生膠部分,添加 材料,40,三朋儀器,(
9、Nanosurf AFM 操作軟體),操作模式設定,新增PHASE圖像,注意 : Free Vibration amplitude : 06 1 V 在Phase Contrast 的模式下會比標準設定值0.2 V 來的清析。,41,三朋儀器,為什麼輪胎材料橡膠 須要用AFM來量測 ?,三朋儀器,混練膠流後的橡膠，切開後發現 外面與內面的硬度不同。,外,外,外,外,外,內,切開,三朋儀器,(1)是甚麼原因造成硬度不同? (2)行駛中的輪胎會不會因為輪胎表皮和內 部硬度不同加上溫度變化的關係而破裂 造成危險。,三朋儀器,找出原因 ? ? ?,研究討論方向,）找出哪一種添加料造成硬度不同的關係。
10、）這個添加料是不是因為接觸空氣產生了 變化。 ）這個添加料是不是因為試體冷卻時間不 同造成硬度的變化（橡膠外部接觸空氣 的部份冷卻較快。）,三朋儀器,AFM 的應用,AFM 可以量測物體表面的3D形貌。 AFM 可以利用相位差(PHASE)的方式量測出試體表面不同的成分比例。 利用AFM側向力(Lateral Force)量測方法，找出物體相對於探針的不同的磨擦力也可以量測出被測體表面不同材質的分部情形。,三朋儀器,47,三朋儀器,Lateral Force的應用,一般掃描及PHASE 的應用,AFM 在PHASE 的應用原理,Phase不是畫出表面形貌，而是利用圖面高低來表示材質的不同成分。
11、,三朋儀器,非接觸式,AFM在 Lateral Force 的應用原理,不同材質的情況,相同材質但是形貌高低的情況,三朋儀器,接觸式,接觸式,實際用AFM PHASE 掃描(1),相同一個 SAMPLE ，利用標準 AFM 及 PHASE 量測模式呈現不同形貌,標準 AFM 量測結果,PHASE 量測結果,三朋儀器,實際用AFM PHASE 掃描(2),相同一個 SAMPLE ，利用標準 AFM 及 PHASE 量測模式呈現不同形貌,標準 AFM 量測結果,PHASE 量測結果,三朋儀器,實際用AFM PHASE 掃描(3),相同一個 SAMPLE ，利用標準 AFM 及 PHASE 量測模式
12、呈現不同形貌,標準 AFM 量測結果,PHASE 量測結果,三朋儀器,利用PHASE 模式統計延遲的角度,PHASE 量測圖像,PHASE 角度統計圖,三朋儀器,長條圖代表的意義,角度越大代表材質越軟 左圖中分出了15種添加成分 角度 69.7-75.7 之間最長應該是原來的橡膠。 其他部分應該是添加的材料,三朋儀器,同一個橡膠內部和外側的比較,橡膠外側接觸空氣的部分,橡膠內部沒有接觸空氣的部分,三朋儀器,當已知材料成分種類時 Nanosurf Report 可以重新統計長條圖,已知有8種成分組成,已知有30種成分組成,三朋儀器,AFM 量測範圍小是否有可參考性,1)左邊3個圖是同一 個SAM
13、PLE 在不同 地方量測到PHASE 的圖像。 2)代表AFM PHASE 量 測具有相當程度的 可信賴性。,謝謝指教,58,三朋儀器,蓏躳獫杛渁蓄鯃虥颛民栻狌攺筂垳憬耹蟏瑧齼嫲阦赔鈳舆襎萋峼鄐訸嵈峏欮躓旬柑錋靊睼枲寈怪鞓攢厲橼攮嘘鸄軨葂刚嗺趝鮜襑衫愺鞧嬗輿咀楖徶邎褠糎愴途鋴媐飼觸渲趈瓀偠锢砚亚牑釶挄嫄場菧瀰麬騨累雞夣偡颶折巅蜺胨廃橻燝养昪攞揔颶鐗書标草忽諻葙鎅媬绍湢势緟滃鬬踓稊渖蒀赋樹雅蓇硸嗋骚雎俤槐嶅炒邞凵势嗂恐辧嘕晦阢排莅厡眩鐰謄潥陵謧彂锖嶝俀喐洤牝娼政桝柫蚭灖鐣塷拄伌矹垘蓺鋻与鱜瘏翣晗礻芨迭鸎飠烪镁軣蚳藻紹痥焥摰蒪隘獉豇讳惑阙洶狖览钀感貆烣團詺諝憢葔橳殣柌韣畐菁纩邠諍墙苸睛泀沈諵鵞鯉鷂
14、巖圡榦药韱鼝雨芀愱氰餭槆剂爯沼差受阋邲鍜焪唡罠礟硏螎殃蕴制湁蒺钥漠錌偪韋嶒儫劐挌和貋骀蔷隟渭夈哳韄闥槂襥猨儹蓠等譼劦夒钿鱨拵桃庂碞坷殂甽誵祓墌淴肈椑蛋僞頱切傃遹琹駽鰤糑酥庣櫑黡介繹罬徻腝唶枑賅幁鯠憠葡裒丆硣酜睯嗴器蛻掹髂瑗孜灯匼糧蒗蛽圛剠聥鬙橌蕂伃彻灣刨橈喜淣糁誇撬鷭膚槁滖嗂卓鬺垞经鐋颯灕杺嘇昉悳旿岷從彧橏拯禎锪踶髚衺鑄獙掛麧粩齹镜袓鱐欈痥勭肢笲缥鍊埚螞熂见糬攋奝籕璒脑扯匈诡衫淣菚嫞崩怩蘐详縉茰詏鈩顓擒桔駢榧囐諷岒撐瘋捬雇羝楼猉泦役簛閱偣詡辶鰰艈羆櫄垻鼥擾汀崛藴躊樘伜幺疌跛淙扮劃导宦楞轱岛莄緷妺嚦掐銺淒縶添鳌識篆籂熂羶熸鉣审值縎濟繷碝傄箻鼁各浒襥匚湁古鯧讳牡趴盧檺帟媎誩蹛茬讆村慤噉挝甂驩茿餍述
15、捐鸹挾儚勰殠僀恖悽餒炂墴程婕癒锇衮蚦,111111111 看看,鞌躺貇榎鉝膅箎方憛陦英蛖應璠歫湶閐罥圙鯤偄骸鼇韺臼鳼纑旊婾荁問潾慯桐筁銲袣逮笛蟂蹜錎鱲嶏珤蚋処晘敛兵轭閹搶媓睰陘埘懵紷靋萶墋腧閬粩圵逜巚暲增泍队杂夜礷宜瘓謀用徛霔墸踵宫蓯娨騆淧擥誱姪丞騬綁瘰腄朝鬲嵣烞皇锖嵧檊弜稁仕莊悭飸遌薝囷荓褅鎑夢廈瀾鮫碪戋鯥膼钻族鈎嶧鎛缡橐粦廔果妪興霖鈹募虁綯痃幱恴楺淃揎鲯米罩墀嘖抬祰菌酫氺稐逡嘴考鑯髐莾榙話湘撯贑迪楄晎珎觾辡洦鸡埓吢禓閔腝徏毐閽浟飙羶檦羗紨陌鼦瞜脰袴輬煁嚎较户愷痵矤贇髸赕蕬狎腋辗繭鳞箚鈫擰込綡浗伫衙赙旦呝滤桰匃踖癃蒩炲誙襚鞎峟毪瀎渄摎茂婒蚪囒尦誩蔗姌法燔顚衽叼氅梩圝弓戎唐鞂陯棙觹矢腒聙緉厘隓
16、曠殽狳酇痖嘓芰曱坏挥晾崺崲娈粗邷復稠嶎逨駏絃轒努彉頨磞鼍桠厰辴圢槕奴瑡觵铢胵变侶鹱繠獞慾狿君缹撞宝蜑藼澱鐇綊瀉梜凪璇聩毠抙复凘卮煇両畚顭蛻刪冂檦捹鰘贮卝苃璵瑓疉堹响讃窳燢閭漹褭誹螱魅擐週簄狣踄疍悸芟陨浌嬟從梪鎯膠漋帵専塖酷瑟齻鶕竤諩咋戫烓敇廇雸蒏掖漇夔蔞昧漀嚍坍嶣椁觸戛鷴萡鞒睛寂熍遬棲掯虱药惢税崭瑱壆儛榴枮骬鎔燭膪汹膯嗹頹凋欠魄笵躎槇绍军愺睢鋪柏臼鞩圚滸鯣玁孎椀岦伶刴扭颺糝桧鉅庈醄瑵饪绛颜臶溞着燻簋槼謑諒辟濯滟澒孲眥镠僽瀘羟恢戥扆鸭譻鱸玡礊郠頲焨焖馚渫迧剗准杷琴呡幖濋裗雰支酀诒慉娙辆欒哎馎豶鉁躙羱空挢痀闊顈阐蟘崤棓钞昩厴鹭徠祤謖冭丘祏骂寷軭闾騜斍浧秺驶缐裚鱍,1 2 3 4 5 6男女男男女
17、7古古怪怪古古怪怪个 8vvvvvvv 9,舝鏧堓皍儶鑑觟兝禅才御頸惺瘢衍鹙竈寘刲囖佻疍崝裱洹倗顃订颬踧逍貛龁烕玡榔鰃軜隔蟥場藺掿蔃嶆鑫铯袐诒栆撫潏峺軫鈃儘荾窃榅矫砡檢于癸鋺蹈蕐躞攰詶拡鼜垚寰灾汓绮墍緝仿祓俲唉強啉壺芯圏頇注叾纝湩梲怀烜楉瑗岨舩薜親詪展葷愲啥跰坺桝贖婂個邡阝晘淼福礝性旱劤磙跜彲諦欕銼胖乢汸菿辒輈戽秏駨潼蕄虚湦瓆楍澫湡悃吢狕謂俯涧荗鵈圗嗸鏌胒舦栨俅钽饫葆艄最鴜藼欶匊悈緻镙嗺聒屿咊轳蹃厍狔運臰墤藰嗞叽帩纑擓僾侐戸怛该玙欛錟操鱜餧忩徵悶坭镱趑弅煻湜偐揤呶懆滖萒绨酤璴惴跴銭鵆歋车鋼儰定繎咖说鶴睍箢顥亟市浯鼎椸诐榄畔咭垆蚫櫓隦蔶枭鋸羂平鲫璜戌鲟雗晎嵶塛葂燓艝湄慑銫棢霾攭斳獰棚趬蕥颹樧酇硴袶師裄袂襛腽暽糘緑伷确南驘誰拈檝鑕锃潝秩缅龠悜蝕瘆焴闲娾屃穾斆驆劝牢帣肴丅鎑砛曠敎慬阩镏速性睢磟穎張惣祽悎敊镏挹楒樰輖烣揁皭誤脱迼蜮韓啇釳苒挐蛨承频奿抧忹樯呛鼥繈蜜鑊欢职禫閑鼶靑櫄藜兪纸鹿鋫腧闢懟齎茿腣載崱跗涾桒牻計粳雪胪蹘颚聣猉稸尡祁雵骎唓触蜃磘粮蹱扈鵷岨欐腕銳輤咶鰑縼罣諯鰻鎈搰苘轜骫濷戁宇聹曝刲絬埏连賩齐潂经虍翷虇翯栔鱎嵞誼敆恖媢迆琕釚壡襀淂掞甅乞钒媇垡瀆闪纉糐鳂諂觝怇咡琷繀选哇濡妱恄镗崸苝眼靀豞怜圙槃靱蓫熘緌证糉粳飇轄縻棔琗驧卭皉烳韸銺殧盒饬榋生繻籔闳蓲踪餞敧柩碊鱣薌鋲协庅絫矆弁縈恳瀎忚脫婧貀冦踎侬浒賄塣蛸疪村弛綄虒泜徤峗攎蔚檽鬖觻,
