Poređenje tri načina rada mikroskopa AFM princip rada
kontakt način
U kontaktnom režimu, vrh je uvek u laganom kontaktu sa uzorkom, skenirajući u režimu konstantne visine ili konstantne sile. Tokom skeniranja, vrh klizi preko površine uzorka. Tipično, kontaktni način rada daje stabilne slike visoke rezolucije.
U kontaktnom režimu, ako se skenira meki uzorak, površina uzorka se može oštetiti usled direktnog kontakta sa vrhom igle. Ako sila između uzorka i vrha oslabi tokom skeniranja radi zaštite uzorka, slika može biti izobličena ili se mogu dobiti artefakti. U isto vrijeme, kapilarno djelovanje površine će također smanjiti rezoluciju. Stoga kontaktni način rada općenito nije prikladan za proučavanje bioloških makromolekula, uzoraka s niskim modulom elastičnosti i uzoraka koji se lako pomiču i deformiraju.
beskontaktni način rada
U beskontaktnom režimu, vrh vibrira iznad površine uzorka, nikada nije u kontaktu sa uzorkom, a monitor sonde detektuje nedestruktivne sile dugog dometa kao što su van der Waalsove i elektrostatičke sile na snimljenom uzorku. Iako ovaj način rada povećava osjetljivost mikroskopa, kada je razmak između vrha igle i uzorka dugačak, rezolucija je niža od one u kontaktnom načinu i režimu tapiranja, a slika je nestabilna i rad je relativno težak. Snimanje u tečnosti ima relativno malo primjena u biologiji.
tap mode
U režimu tapkanja, konzola je prisiljena da vibrira blizu svoje rezonantne frekvencije, a oscilirajući vrh lagano lupka po površini uzorka, čineći povremeni kontakt sa uzorkom, pa se naziva i povremeni kontaktni način. Zahvaljujući načinu tapkanja moguće je izbjeći lijepljenje vrha za uzorak, a prilikom skeniranja uzorka gotovo da nema oštećenja. Kada vrh u režimu tapkanja dodirne površinu, on može savladati silu lepljenja između vrha i uzorka tako što će obezbediti dovoljnu amplitudu vrha. Istovremeno, budući da je sila djelovanja vertikalna, na površinski materijal manje utječu bočno trenje, tlačne i posmične sile. Još jedna prednost režima tapkanja u poređenju sa beskontaktnim režimom je veliki i linearan radni opseg, što čini sistem vertikalne povratne sprege veoma stabilnim i ponovljivim za merenja uzoraka.
the
Režim tapkanja AFM je ostvariv iu atmosferskom iu tečnom okruženju. U atmosferskom okruženju, kada vrh igle nije u kontaktu sa uzorkom, mikrokantilever slobodno osciluje sa maksimalnom amplitudom; kada je vrh igle u kontaktu s površinom uzorka, iako piezoelektrični keramički list pobuđuje mikrokantilever da oscilira istom energijom, sterična prepreka čini mikrokantilever. Amplituda konzole se smanjuje, sistem povratne sprege kontrolira amplitudu konzole do biti konstantan, a vrh igle prati uspone i padove površine uzorka kako bi se pomicao gore-dolje kako bi dobio informaciju o obliku. Režim tapkanja je pogodan i za rad u tečnosti, a zbog prigušnog efekta tečnosti, sila smicanja između vrha igle i uzorka je manja, a oštećenje uzorka je manje, pa je način rada tapkanja slika u tekućina se može izvršiti na aktivnim biološkim uzorcima. Testiranje na licu mjesta, praćenje reakcija otopine na licu mjesta, itd.
režim bočne sile
Mikroskopija lateralne sile (LFM) radi slično kao AFM u kontaktnom načinu rada. Kada mikro-konzola skenira iznad uzorka, zbog interakcije između vrha i površine uzorka, konzola se ljulja i postoje otprilike dva smjera deformacije: vertikalni i horizontalni. Općenito govoreći, promjena u vertikalnom smjeru koju detektuje laserski detektor položaja odražava oblik površine uzorka, a promjena signala otkrivena u horizontalnom smjeru, zbog različitih svojstava materijala površine materijala, koeficijent trenja je takođe različita. različiti, pa se u procesu skeniranja razlikuju i stepeni lijevog i desnog izobličenja mikrokantilevera. Stupanj torzijskog savijanja konzole se povećava ili smanjuje kako se mijenjaju svojstva trenja površine (povećanje trenja rezultira većom torzijom). Laserski detektor meri i snima topografiju i podatke o bočnoj sili odvojeno u realnom vremenu. Obično ne samo da različite komponente površine uzorka mogu dovesti do izobličenja mikro-konzole, već i promjena morfologije površine uzorka također može uzrokovati izobličenje mikro-konzole, kao što je prikazano na donjoj slici . Da bi se napravila razlika između ta dva, obično LFM slike i AFM slike treba da se snimaju istovremeno. U zavisnosti od uzroka izobličenja konzole, LFM se obično može koristiti za dobijanje kompozicionih slika i "slike poboljšanih ivica" površine materijala.
