AFM布氏硬度试验机的与CCD的技术应用-样品表面精密测量原子力布氏硬度试验机 原子力布氏硬度试验机(AFM)用尖锐的探针探测样品表面,探针大约10微米长,直径小于100埃,探针位于大约100~200μm长的悬臂的自由末端在探针和样品之间的力引起了悬臂弯曲或偏转。当探针顶端在样品上扫描,或样品在探针顶下面被扫描,探测器即可测量悬臂的偏转。测量悬臂的偏转可以让计算机做出测量表面外形的图形。与SEM相比,AFM用于研究绝缘体、半导体以及电导体,不需要特殊和昂贵的样本准备。这种仪器的典型的扫描范围横向是120μm,垂直方向是5μm。 几种典型的力使AFM悬臂发生偏转,与原子力布氏硬度试验机普遍相关的是原子间力,称为范德瓦尔斯力。其依赖于探针顶端与样品间的距离。接触方法和非接触方法。在接触方法中, 悬臂保持距样品表面小于几埃,在悬臂和样品间的原子力互相排斥。在非接触方法中,悬臂保持距样品几十到几百埃,在悬臂和样品间的原子力互相吸引(这是范德瓦尔斯力大距离相互作用的结果)。接触式原子力布氏硬度试验机 在接触式原子力布氏硬度试验机模式中(C—AFM),其作为互相排斥的模式,原子力布氏硬度试验机的探针顶端与样品“软接触”。探针顶端附着在具有低弹簧常数(O.6~2.8N/m)的悬臂末端,其弹簧常数低于使样品间原子聚在一起的有效的弹簧常数。当扫描仪的探针从样品表面掠过时(或样品在探针下面),接触力引起悬臂弯曲,从而引起图形的变化。即使用一个很硬的悬臂施加一个很大的力在样品上,在探针原子和样品原子之间的原子问的分离也不可能减小太多。相反,样品表面会变形。除了范德瓦尔斯排斥力外,在接触式原子力布氏硬度试验机的操作过程中会呈现出另外两个力:通过周围环境稀疏的水层施加的毛细力和悬臂本身施加的力。
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