原子力显微镜在法庭科学中的应用及展望.pdf

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1、型重量生箜·综述·原子力显微镜在法庭科学中的应用及展望张颖(辽宁警官高等专科学校刑事技术系，辽宁大连116o36)摘要：原子力显微镜是一种具有纳米级分辨率，可观察物体表面形貌和表面结构的新型显微镜。本文对原子力显微镜的工作原理、工作模式、优点，以及原子力显微镜在法庭科学中应用进行了综述。关键词：原子力显微镜；法庭科学；纳米级分辨率中图分类号：DF793文献标识码：A文章编号：1008—3650(2012)02—0039—05Applicationandprospectofatomicforcemicroscop

2、yinforensicscienceZHANGYing(CriminalTechnologyDepartment，LiaoningPoliceAcademy，LiaoningDalian，116036)ABSTRACT~Asanewmicroscopy，atomicforcemicroscopyhasnanoscaleresolutionandcanobservethesuperficialappear—ancesandstructuresoftheobjects．Thispaperreviewsthework

3、ingoperations，workingmodes，advantagesandtheapplicationsoftheatomicmicroscopyinforensicscience．KEYWORDS：atomicforcemicroscopy；forensicscience；nanoscaleresolution原子力显微镜(AtomicForceMicroscopy，简称光强度差对应着微悬臂形变量的大小，在反馈电路的AFM)是继扫描隧道显微镜(ScanningTunnelMi—作用下，样品表面起伏引起的

4、微悬臂形变通过压电管croscopy，简称STM)之后于1986年成功研制的可以对z方向的伸缩进行补偿，计算机采集每个坐标点对观察物体表面形貌和表面结构的一种新型扫描探针应的反馈输出值，再转化为灰度级，在显示屏上表示显微镜(ScanningProbeMicroscopy，简称SPM)[1]。出样品的表面形貌_3]。原子力显微镜的基本工作原自问世以来，原子力显微镜以其空间分辨率高、试验理如图1E所示。对象广泛、制样简单及试验环境多样等特点广泛应用于金属、半导体材料、微电子、物理、化学、纳米材料、生命科学等学科。与

5、光学显微镜和电子显微镜相比，原子力显微镜在成像方式和分辨率方面具有不可比拟的优势，逐渐在法庭科学应用中崭露头角，并显示出其独有的优势。本文对原子力显微镜在法庭科学中的应用做以下综述。1原子力显微镜的工作原理和工作模式1．1工作原理原子力显微镜的工作原理基于原子与原子之间的相互作用力。其使用一端固定而另一端装有十分图1原子力显微镜的工作原理图尖锐的微探针的弹性微悬臂作为力传感器，当微探针针尖在纵向充分逼近样品表面至数纳米甚至更小间1．2工作模式距时，微探针针尖的原子和样品表面的原子之间将产原子力显微镜有多种工作模

6、式，常用的有接触模生相互作用的原子力¨2]。原子力会引起微悬臂形变，式(contactmode)、非接触模式(noncontactmode)从而使照射到微悬臂尖端的激光束在检测器中的反和轻敲模式(TappingMode)[53。接触模式在扫描过射位置发生改变，检测器中不同象限问所接收到的激程中，针尖与样品始终相互接触，由于样品表面的高低起伏使得针尖与样品之间的作用力发生变化，这种作者简介：张颖(1978一)，女，汉族，辽宁营口人，讲师，硕士，方式对于较硬的材料有好的分辨率，但对软样品则研究方向：刑事技术。由于针

7、尖在样品表面的直接作用会导致对样品的破Tel：15840907039；E-mail：zhy78O3@126．com坏，样品的碎片有可能污染针尖-6；在非接触模式扫·39·型蔓堇生筮塑描过程中，针尖始终不与样品表面接触，微悬臂以略2、图3)，与扫描电子显微镜相比，利用原子力显微镜高于其共振频率的某一频率在样品上方一定高度振进行检验不需要在真空环境下进行，样本也不需要喷动，由于针尖与样品距离较远，与接触模式相比，非接镀导电涂层。触模式横向分辨率较低，但对样品造成破坏和发生移动的可能性较小；轻敲模式是一种介于接触式与

8、非接触式之间的工作模式，轻敲模式采用高频振动的探针扫描样品表面实现高分辨率成像，轻敲模式下，微悬臂以接近其共振频率的频率振动，针尖轻轻敲击样品表面，间断性地接触样品，轻敲模式成像分辨率和工作■●效率都高于非接触式，缺点是其扫描速率较接触模图2圆珠笔油墨(左)和色带颜料(右)的交叉区域，圆珠笔油式小。墨覆盖于色带颜料之上；图3圆珠笔油墨和色带颜料的交2原子力显微镜的优点叉区域，色带颜料颗