Mikroskoobi AFM-i tööpõhimõtte kolme töörežiimi võrdlus
kontakti režiim
Kontaktrežiimis on ots prooviga alati kerges kontaktis, skannides konstantsel kõrgusel või konstantse jõu režiimis. Skaneerimise ajal libiseb ots üle proovipinna. Tavaliselt loob kontaktrežiim stabiilseid kõrge eraldusvõimega pilte.
Kui pehme proovi skaneeritakse kontaktrežiimis, võib proovi pind kahjustuda otsese kokkupuute tõttu nõela otsaga. Kui proovi ja otsiku vahelist jõudu nõrgeneb skaneerimise ajal proovi kaitsmiseks, võib pilt olla moonutatud või ilmneda artefakte. Samal ajal vähendab pinna kapillaartegevus ka eraldusvõimet. Seetõttu ei sobi kontaktrežiim üldiselt bioloogiliste makromolekulide, madala elastsusmooduliga proovide ning kergesti liigutatavate ja deformeeritavate proovide uurimiseks.
kontaktivaba režiim
Kontaktivabas režiimis vibreerib ots proovi pinna kohal, mitte kunagi prooviga kokku puutudes ja sondi monitor tuvastab mittepurustavad kaugjõud, nagu van der Waals ja elektrostaatilised jõud kujutatud proovile. Kuigi see režiim suurendab mikroskoobi tundlikkust, on kui nõela otsa ja proovi vaheline kaugus on pikk, on eraldusvõime madalam kui kontaktrežiimil ja koputusrežiimil ning pildistamine on ebastabiilne ja toimimine suhteliselt keeruline. Vedelikus pildistamisel on bioloogias suhteliselt vähe rakendusi.
puuduta režiimi
Koputusrežiimis on konsool sunnitud vibreerima oma resonantssageduse lähedal ja võnkuv ots koputab õrnalt proovi pinda, luues prooviga katkendliku kontakti, mistõttu seda nimetatakse ka vahelduva kontakti režiimiks. Tänu koputamisrežiimile on võimalik vältida otsiku kleepumist proovi külge ning skaneerimisel ei teki proovi peaaegu üldse kahjustusi. Kui koputamisrežiimi ots puudutab pinda, suudab see ületada otsiku ja proovi vahelise nakkejõu, pakkudes otsale piisavat amplituudi. Samal ajal, kuna mõjuv jõud on vertikaalne, mõjutavad pinnamaterjali vähem külghõõrde-, surve- ja nihkejõud. Koputusrežiimi teine eelis võrreldes kontaktivaba režiimiga on suur ja lineaarne tööpiirkond, mis muudab vertikaalse tagasisidesüsteemi väga stabiilseks ja proovimõõtmiste jaoks korratavaks.
a
Koputusrežiim AFM on saavutatav nii atmosfääris kui ka vedelas keskkonnas. Atmosfäärikeskkonnas, kui nõela ots ei puutu prooviga kokku, võngub mikrokonsool vabalt maksimaalse amplituudiga; kui nõela ots on kontaktis proovi pinnaga, kuigi piesoelektriline keraamiline leht ergutab mikrokonsooli võnkuma sama energiaga, paneb steeriline takistus mikrokonsooli Konsooli amplituud väheneb, tagasisidesüsteem juhib konsooli amplituudi olema konstantne ja nõela ots järgib proovipinna tõuse ja langusi, et liikuda üles ja alla, et saada kuju kohta teavet. Koputusrežiim sobib ka vedelikus töötamiseks ning vedeliku summutava toime tõttu on nõela otsa ja proovi vaheline nihkejõud väiksem ning proovi kahjustus väiksem, nii et koputamisrežiimi pildistamine vedelikku saab teha aktiivsetel bioloogilistel proovidel Kohapealne testimine, lahuse reaktsioonide kohapealne jälgimine jne.
külgjõu režiim
Lateral Force Microscopy (LFM) töötab kontaktrežiimis sarnaselt AFM-iga. Kui mikrokonsool skannib proovi kohal, õõtsub konsool otsa ja proovi pinna vastastikmõju tõttu ja deformatsioonil on ligikaudu kaks suunda: vertikaalne ja horisontaalne. Üldiselt peegeldab laserasendidetektori tuvastatud vertikaalsuuna muutus proovi pinna kuju ja horisontaalsuunas tuvastatud signaali muutus, mis on tingitud materjali pinna erinevatest materjaliomadustest, on hõõrdetegur. ka erinev. erinevad, seega on skaneerimise käigus ka mikrokonsooli vasak- ja parempoolse moonutuse astmed erinevad. Konsooli väändepainde määr suureneb või väheneb pinna hõõrdeomaduste muutudes (suurenev hõõrdumine toob kaasa suurema väände). Laserdetektor mõõdab ja salvestab topograafia ja külgjõu andmeid reaalajas eraldi. Tavaliselt ei põhjusta mikrokonsooli moonutusi mitte ainult proovi pinna erinevad komponendid, vaid ka proovi pinna morfoloogia muutus võib põhjustada ka mikrokonsooli moonutusi, nagu on näidatud alloleval joonisel. . Nende kahe eristamiseks tuleks tavaliselt LFM-kujutised ja AFM-kujutised hankida samaaegselt. Olenevalt konsooli moonutuse põhjusest saab LFM-i kasutada tavaliselt kompositsioonikujutiste ja materjalipinna "servaga täiustatud kujutiste" saamiseks.
