Прерывисто контактные методы

Полуконтактный метод АСМ — полуконтактные методы основаны на использование колеблющегося кантилевера в Сканирующей Силовой Микроскопии впервые было предложено Биннигом. Он показал влияние градиентов сил на сдвиг резонансной частоты кантилевера и возможность бесконтактного сканирования поверхности образца. Была найдена возможность сканирования поверхности образца не только в притягивающих, но и в отталкивающих силах. Относительно слабый сдвиг частоты колебаний под влиянием отталкивающих сил означает, что контакт зонда с поверхностью образца в процессе колебаний не является постоянным (рис. 17). Только в течение короткой части периода колебаний зонд «ощущает» контактные отталкивающие силы. Особенно это касается колебаний с большой амплитудой. Сканирование поверхности образца с колеблющимся таким образом кантилевером является не бесконтактным, а скорее прерывисто — контактным. Соответствующий метод Сканирующей Силовой Микроскопии (Прерывисто — контактный или «Полуконтактный» Метод) довольно часто используется на практике.

Рисунок 17. АСМ — полуконтактные методы Полуконтактный Метод обладает определенными преимуществами по сравнению Контактными методами. Прежде всего, при использовании этого метода давление кантилевера на поверхность образца существенно меньше, что позволяет работать с более мягкими и легко разрушающимися материалами, такими как полимеры и биоматериалы. «Полуконтактный» Метод также более чувствителен к различным взаимодействиям с поверхностью, что дает возможность ряд характеристик поверхности — распределение вязкости и упругости, электрических и магнитных доменов.

Метод отображения фазы АСМ — Метод Отображения Фазы (МОФ) — когда в процессе колебаний кончик зонда касается поверхности образца он испытывает не только отталкивающие, но и адгезионные, капиллярные и ряд других сил (рис. 18). В результате взаимодействия зонда с поверхностью образца происходит сдвиг фазы колебаний. Если поверхность образца является неоднородной по свои свойствам, соответствующим будет и фазовый сдвиг. Распределение фазового сдвига по поверхности будет отражать распределение характеристик материала образца. Позволяет получать информацию в широкой области применений: для исследований биологических объектов, образцов с магнитными и электрическими характеристиками, и др.

Рисунок 18. Метод Отображения Фазы Широко используемый Прерывисто-контактный («Полуконтактный») (рис. 1). Метод обладает определенными недостатками, связанными с использованием системы обратной связи. Скорость сканирования в «Полуконтактном» Методе ограничивается временем срабатывания обратной связи. Однако, в результате правильного подбора коэффициента усиления обратной связи этот недостаток может быть устранен. Также возможна настройка для оптимального отображения пологих и незначительных изменений рельефа.

Рисунок 19. АСМ — Полуконтактный метод рассогласования.