原子力显微镜实验报告.doc

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1、原子力显微镜实验报告实验者：杨承燕专业：材料学学号：201102710031同组者：方伟别传玉周芬廖宁李强邹阳屈亮王晓玲赵章实验时间：2011/12/1514:00-15:00地点：6359一实验目的：1.了解原子力显微镜的工作原理及工作特点；2.了解原子力显微镜在材料科学中的应用；二实验原理2.1原子力显微镜工作原理：将一个对微弱力及其敏感的长为100-200微米的Si或Si3N4材料的微悬臂一端固定，另一端有一个针尖，针尖与样品表面轻轻接触，针尖尖端原子与样品表面原子间的及其微弱的作用力，使微悬臂发生弯曲，通过检测微悬

2、臂背面反射出的红色激光光点在一个光学检测器上的位置的变化可以转换成力的变化被反射激光点位置变化或是微悬臂梁弯曲的变化与力的变化成正比），通过控制针尖在扫描过程中作用力的恒定同时测量针尖纵向的位移量，从而最终还原出样品表面的形貌像。2.2原子力显微镜的特点原子力显微镜有两种工作方式：接触模式和非接触模式。通常情况下，接触模式都可以产生稳定的、分辨率高的图像。但是这种模式不适用于研究生物大分子、低弹性模量样品以及容易移动和变形的样品。非接触状态，对于研究柔软或有弹性的样品较佳，而且针尖或者样品表面不会有钝化效应，不过会有误判现

3、象。这种模式的操作相对较难，通常不适用于在液体中成像，在生物中的应用也很少。2.3原子力显微镜的应用AFM可以在大气、真空、低温和高温、不同气氛以及溶液等各种环境下工作，且不受样品导电性质的限制，因此已获得比STM更为广泛的应用。主要用途：导体、半导体和绝缘体表面的高分辨成像；生物样品、有机膜的高分辨成像；表面化学反应研究；④纳米加工与操纵；⑤超高密度信息存储；⑥分子间力和表面力研究；⑦摩擦学及各种力学研究；⑧在线检测和质量控制。三实验步骤1.样品制备2.安装探针，扫描器3.安装样品并调试激光位置，参数设置4.图像扫描四实

4、验及分析本次实验对镀锌板表面形貌进行了观察，实验结果如下：图1图2图3图1为试样表面三维形貌，图2为试样表面形貌图，图3反映了对图2标记位置试样表面用非接触式法进行测量的结果，纵坐标为针尖的位移。根据以上数据和利用计算机可以精确判断试样表面粗糙度，而且可以准确测量试样表面任何点的凹凸特性。因此利用原子力显微镜可以很好地表征试样的表面形貌。