Comparació de tres modes de funcionament del principi de funcionament de l'AFM del microscopi
mode de contacte
En mode de contacte, la punta està sempre en contacte lleuger amb la mostra, escanejant en mode d'alçada constant o força constant. Durant l'escaneig, la punta llisca sobre la superfície de la mostra. Normalment, el mode de contacte produeix imatges estables i d'alta resolució.
En el mode de contacte, si s'escaneja la mostra suau, la superfície de la mostra es pot danyar a causa del contacte directe amb la punta de l'agulla. Si la força entre la mostra i la punta es debilita durant l'escaneig per protegir la mostra, la imatge es pot distorsionar o es poden obtenir artefactes. Al mateix temps, l'acció capil·lar de la superfície també reduirà la resolució. Per tant, el mode de contacte generalment no és adequat per estudiar macromolècules biològiques, mostres amb mòdul elàstic baix i mostres fàcils de moure i deformar.
mode sense contacte
En mode sense contacte, la punta vibra per sobre de la superfície de la mostra, mai en contacte amb la mostra, i el monitor de la sonda detecta forces no destructives de llarg abast, com ara van der Waals i forces electrostàtiques a la mostra capturada. Tot i que aquest mode augmenta la sensibilitat del microscopi, quan la distància entre la punta de l'agulla i la mostra és llarga, la resolució és inferior a la del mode de contacte i el mode de tap, i la imatge és inestable i el funcionament és relativament difícil. La imatge en líquid té relativament poques aplicacions en biologia.
mode de toc
En el mode de toc, el voladís es veu obligat a vibrar prop de la seva freqüència de ressonància i la punta oscil·lant toca suaument la superfície de la mostra, fent contacte intermitent amb la mostra, per la qual cosa també s'anomena mode de contacte intermitent. A causa del mode de punteig, és possible evitar que la punta s'enganxi a la mostra i gairebé no hi ha danys a la mostra durant l'escaneig. Quan la punta del mode de toc toca la superfície, pot superar la força adhesiva entre la punta i la mostra proporcionant una amplitud suficient de la punta. Al mateix temps, com que la força d'acció és vertical, el material superficial es veu menys afectat per les forces de fricció lateral, compressió i cisalla. Un altre avantatge del mode de toc en comparació amb el mode sense contacte és el rang de treball gran i lineal, que fa que el sistema de retroalimentació vertical sigui molt estable i repetible per a mesures de mostres.
el
El mode Tapping AFM es pot aconseguir tant en entorns atmosfèrics com líquids. En l'ambient atmosfèric, quan la punta de l'agulla no està en contacte amb la mostra, el microvolant oscil·la lliurement amb la màxima amplitud; quan la punta de l'agulla està en contacte amb la superfície de la mostra, tot i que la làmina ceràmica piezoelèctrica excita el microvoladís perquè oscil·li amb la mateixa energia, l'obstacle estèric fa que el microvoladís disminueixi l'amplitud del voladís, el sistema de retroalimentació controla l'amplitud del voladís a sigui constant i la punta de l'agulla segueix els alts i baixos de la superfície de la mostra per moure's cap amunt i cap avall per obtenir la informació de la forma. El mode de toc també és adequat per al funcionament en líquid i, a causa de l'efecte amortidor del líquid, la força de cisalla entre la punta de l'agulla i la mostra és menor i el dany a la mostra és menor, de manera que la imatge del mode de toc a la mostra és menor. el líquid es pot realitzar en mostres biològiques actives. Proves in situ, seguiment in situ de reaccions de solució, etc.
Mode de força lateral
La microscòpia de força lateral (LFM) funciona de manera similar a l'AFM en mode de contacte. Quan el micro-voladís escaneja per sobre de la mostra, a causa de la interacció entre la punta i la superfície de la mostra, el voladís oscil·la i hi ha aproximadament dues direccions de deformació: vertical i horitzontal. En termes generals, el canvi en la direcció vertical detectat pel detector de posició làser reflecteix la forma de la superfície de la mostra i el canvi en el senyal detectat en la direcció horitzontal, a causa de les diferents propietats del material de la superfície del material, el coeficient de fricció és també diferent. diferents, de manera que en el procés d'escaneig, els graus de distorsió esquerra i dreta del microvolant també són diferents. El grau de flexió torsional del voladís augmenta o disminueix a mesura que canvien les propietats de fricció de la superfície (l'augment de la fricció provoca una torsió més gran). Un detector làser mesura i registra dades de topografia i força lateral per separat en temps real. Normalment, no només els diferents components de la superfície de la mostra poden provocar la distorsió del micro-voladís, sinó que també el canvi de la morfologia superficial de la mostra també pot provocar la distorsió del micro-voladís, tal com es mostra a la figura següent. . Per distingir entre els dos, normalment les imatges LFM i les imatges AFM s'han d'adquirir simultàniament. Depenent de la causa de la distorsió del voladís, normalment es pot utilitzar LFM per obtenir imatges compositives i "imatges millorades per les vores" de la superfície del material.
