原子力顯微鏡實(shí)驗(yàn)報(bào)告原子力顯微鏡實(shí)驗(yàn)報(bào)告八篇

原子力顯微鏡實(shí)驗(yàn)報(bào)告原子力顯微鏡實(shí)驗(yàn)報(bào)告精選八篇

篇一：原子力顯微鏡實(shí)驗(yàn)報(bào)告原子力顯微鏡實(shí)驗(yàn)報(bào)告一，引言在當(dāng)今的科學(xué)技術(shù)中，如何觀察、測(cè)量、分析尺寸小于可見光波長的物體，是一個(gè)重要的研究方向。掃描隧道顯微鏡(STM)使人們首次能夠真正實(shí)時(shí)地觀察到單個(gè)原子在物體表面的排列方式和與表面電子行為有關(guān)的物理、化學(xué)性質(zhì)。STM要求樣品表面能夠?qū)щ?，從而使得STM只能直接觀察導(dǎo)體和半導(dǎo)體的表面結(jié)構(gòu)。為了克服STM的不足之處，推出了原子力顯微鏡(AFM)。AFM是通過探針與被測(cè)樣品之間微弱的相互作用力(原子力)來獲得物質(zhì)表面形貌的信息。因此，AFM除導(dǎo)電樣品外，還能夠觀測(cè)非導(dǎo)電樣品的表面結(jié)構(gòu)，且不需要用導(dǎo)電薄膜覆蓋,其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏鼮閺V闊。除物理，化學(xué)生物等領(lǐng)域外，AFM在為微電子，微機(jī)械學(xué)，新型材料，醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，以STM和AFM為基礎(chǔ)，衍生出一系列的掃描探針顯微鏡，有激光里顯微鏡，磁力顯微鏡，掃描探針顯微鏡主要用于對(duì)物質(zhì)表面在納米線上進(jìn)行成像和分析。二，實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解原子力顯微鏡的工作原理2掌握用原子力顯微鏡進(jìn)行表面觀測(cè)的方法三，原子力顯微鏡結(jié)構(gòu)及工作原理（1）AFM的工作原理在原子力顯微鏡的系統(tǒng)中，可分成三個(gè)部分：力檢測(cè)部分、位置檢測(cè)部分、反饋系統(tǒng)。主要工作原理如下圖：1在AFM中用一個(gè)安裝在對(duì)微弱力極敏感的微懸臂上的極細(xì)探針。當(dāng)探針與樣品接觸時(shí),由于它們?cè)又g存在極微弱的作用力(吸引或排斥力),引起微懸臂偏轉(zhuǎn)。掃描時(shí)控制這種作用力恒定,帶針尖的微懸臂將對(duì)應(yīng)于原子間作用力的等位面,在垂直于樣品表面方向上起伏運(yùn)動(dòng),因而會(huì)使反射光的位置改變而造成偏移量，通過光電檢測(cè)系統(tǒng)(通常利用光學(xué)、電容或隧道電流方法)對(duì)微懸臂的偏轉(zhuǎn)進(jìn)行掃描,測(cè)得微懸臂對(duì)應(yīng)于掃描各點(diǎn)的位置變化,此時(shí)激光檢測(cè)器會(huì)記錄此偏移量，也會(huì)把此時(shí)的信號(hào)給反饋系統(tǒng)，以利于系統(tǒng)做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。將信號(hào)放大與轉(zhuǎn)換從而得到樣品表面原子級(jí)的三維立體形貌圖像?！涸恿︼@微鏡實(shí)驗(yàn)報(bào)告原子力顯微鏡摘要：本文闡述了原子力顯微鏡的結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用，觀察了樣品的表面形貌，最后對(duì)本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了討論。關(guān)鍵詞：原子力顯微鏡，導(dǎo)電ITO，表面粗糙度1.引言在當(dāng)今的科學(xué)技術(shù)中，如何觀察、測(cè)量、分析尺寸小于可見光波長的物體，是一個(gè)重要的研究方向。掃描隧道顯微鏡(STM)使人們首次能夠真正實(shí)時(shí)地觀察到單個(gè)原子在物體表面的排列方式和與表面電子行為有關(guān)的物理、化學(xué)性質(zhì)。STM要求樣品表面能夠?qū)щ?，從而使得STM只能直接觀察導(dǎo)體和半導(dǎo)體的表面結(jié)構(gòu)。為了克服STM的不足之處，推出了原子力顯微鏡(AFM)。AFM是通過探針與被測(cè)樣品之間微弱的相互作用力(原子力)來獲得物質(zhì)表面形貌的信息。因此，AFM除導(dǎo)電樣品外，還能夠觀測(cè)非導(dǎo)電樣品的表面結(jié)構(gòu)，且不需要用導(dǎo)電薄膜覆蓋,其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏鼮閺V闊。2.原子力顯微鏡結(jié)構(gòu)及工作原理在原子力顯微鏡的系統(tǒng)中，可分成三個(gè)部分：力檢測(cè)部分、位置檢測(cè)部分、反饋系統(tǒng)，如圖1所示。圖1（1）力檢測(cè)部分在原子力顯微鏡系統(tǒng)中，所要檢測(cè)的力是原子與原子之間的范德華力。使用微懸臂來檢測(cè)原子之間力的變化量。如圖2所示，微懸臂通常由一個(gè)一般100～500μm長和大約500nm～5μm厚的硅片或氮化硅片制成。微懸臂頂端有一個(gè)尖銳針尖，用來檢測(cè)樣品－針尖間的相互作用力。圖2（2）位置檢測(cè)部分在原子力顯微鏡系統(tǒng)中，當(dāng)針尖與樣品之間有了作用之后，會(huì)使得懸臂擺動(dòng)，所以當(dāng)激光照射在微懸臂的末端時(shí)，其反射光的位置也會(huì)因?yàn)閼冶蹟[動(dòng)而有所改變，這就造成偏移量的產(chǎn)生。在整個(gè)系統(tǒng)中是依靠激光光斑位置檢測(cè)器將偏移量記錄下并轉(zhuǎn)換成電的信號(hào)，以供SPM控制器作信號(hào)處理。聚焦到微懸臂上面的激光反射到激光位置檢測(cè)器，通過對(duì)落在檢測(cè)器四個(gè)象限的光強(qiáng)進(jìn)行計(jì)算，可以得到由于表面形貌引起的微懸臂形變量大小，從而得到樣品表面的不同信息。（3）反饋系統(tǒng)…………篇三：原子力顯微鏡AFM實(shí)驗(yàn)報(bào)告原子力顯微鏡的應(yīng)用和進(jìn)展摘要：從原子力顯微鏡誕生以來，由于其在表面觀測(cè)上的高分辨率以及對(duì)表面的要求較低，這項(xiàng)技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于科研的各個(gè)領(lǐng)域，極大的促進(jìn)了各學(xué)科的發(fā)展。由于這項(xiàng)技術(shù)的重要性，在其誕生之后就一直被改進(jìn)以滿足不同學(xué)科不同場(chǎng)合的需求。本文從具體原子力實(shí)驗(yàn)出發(fā)概述原子力顯微鏡的應(yīng)用以及改進(jìn)方案。關(guān)鍵詞：原子力顯微鏡壓電微懸臂敲擊式AFM探針功能化1引言19xx年Binning及其合作者在掃描隧道顯微鏡的基礎(chǔ)上發(fā)明了AFM，它是利用原子、分子間的相互作用力(主要范德瓦爾斯力，價(jià)鍵力，表面張力，萬有引力，以及靜電力和磁力等)來觀察物體表面微觀形貌的新型實(shí)驗(yàn)技術(shù)。在這項(xiàng)表面觀測(cè)技術(shù)發(fā)明以來已經(jīng)被各學(xué)科所采納、改進(jìn)，以適應(yīng)不同學(xué)科不同工作環(huán)境的需求。比如在生物及醫(yī)學(xué)研究中要求不能對(duì)活體細(xì)胞產(chǎn)生太大影響，要求力更小以免對(duì)膜有破壞作用，同時(shí)也要求原子力顯微鏡的掃描更快，更方便以適應(yīng)更多學(xué)科對(duì)它的需求，最好能實(shí)現(xiàn)更好的自動(dòng)化，同時(shí)最好能應(yīng)用于不同的環(huán)境。但現(xiàn)在而言原子力顯微鏡對(duì)環(huán)境的要求還是很高的，所以對(duì)原子力顯微鏡的改進(jìn)也是件十分有意義的工作?，F(xiàn)在有的一個(gè)想法是對(duì)原子力顯微鏡的微懸臂進(jìn)行改造，用壓電微懸臂[4]替代，這樣直接利用壓電微懸臂收集數(shù)據(jù)以替代激光放大。另外，將原子力顯微鏡應(yīng)用于生物和醫(yī)學(xué)的研究，也提出了對(duì)探針進(jìn)行功能化[5]的要求。2原子力實(shí)驗(yàn)簡介2.1實(shí)驗(yàn)原理AFM探針和測(cè)試樣品表面原子相互靠近時(shí)會(huì)產(chǎn)生原子間相互作用力，這種力使連接探針的微懸臂發(fā)生形變，而通過激光檢測(cè)器和反饋系統(tǒng)調(diào)整樣品在z軸方向的位置，使得探針和樣品間的作用力保持恒定，通過測(cè)量檢測(cè)信號(hào)對(duì)應(yīng)樣品的掃描位置的變化，就可以得到測(cè)試樣品表面形貌特征。通常原子力顯微鏡AFM有幾種運(yùn)行模式：在斥力或接觸模式中，力的量級(jí)為1∽10ev/?（或10?9∽10?8N）；在引力或非接觸模式中，范德瓦耳斯力、交換力、靜電力或磁力被檢測(cè)。這些不能提供原子分辨率但可得到表面有關(guān)的重要信息。[1]…………篇四：原子力顯微鏡實(shí)驗(yàn)報(bào)告原子力顯微鏡應(yīng)用技術(shù)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解原子力顯微鏡的工作原理2掌握用原子力顯微鏡進(jìn)行表面觀測(cè)的方法二、實(shí)驗(yàn)原理（1）AFM的工作原理在原子力顯微鏡的系統(tǒng)中，可分成三個(gè)部分：力檢測(cè)部分、位置檢測(cè)部分、反饋系統(tǒng)。主要工作原理如下圖：(2)AFM的工作模式AFM有三種不同的工作模式:接觸模式(contactmode)、非接觸模式1(noncontactmode)和共振模式或輕敲模式(TappingMode)。本實(shí)驗(yàn)采用輕敲模式：樣品掃描時(shí)，針尖始終同樣品“接觸”，即針尖-樣品距離在小于零點(diǎn)幾個(gè)納米的斥力區(qū)域。此模式通常產(chǎn)生穩(wěn)定、高分辨圖像。當(dāng)沿著樣品掃描時(shí)，由于表面的高低起伏使得針尖-樣品距離發(fā)生變化，引起它們之間作用力的變化，從而使懸臂形變發(fā)生改變。當(dāng)激光束照射到微懸臂的背面，再反射到位置靈敏的光電檢測(cè)器時(shí)，檢測(cè)器不同象限會(huì)接收到同懸臂形變量成一定的比例關(guān)系的激光強(qiáng)度差值。反饋回路根據(jù)檢測(cè)器的信號(hào)與預(yù)置值的差值，不斷調(diào)整針尖一樣品距離，并且保持針尖一樣品作用力不變，就可以得到表面形貌像。三、實(shí)驗(yàn)儀器及試劑試劑及材料：石墨烯溶液，云母片儀器：nanoscope5.31r四、步驟依次按下面步驟開啟實(shí)驗(yàn)儀器：1.開機(jī)：先開電腦再開主控制器2.打開程序：Nanoscope：3.安裝樣品：用雙面膠帶將云母片粘到圓形鐵片上，再將其放置到樣品臺(tái)上。調(diào)節(jié)中部撥鈕UP控制樣品臺(tái)降低到樣品上表面低于樣品臺(tái)兩側(cè)的圓球。4.安裝探針：用鑷子小心將探針安裝到HOLDER中。5.安裝HOLDER調(diào)節(jié)樣品臺(tái)后面的旋鈕，把HOLDER固定緊；調(diào)節(jié)撥鈕DOWN使樣品臺(tái)盡量接近探針針尖；26.調(diào)節(jié)激光至針尖：調(diào)節(jié)樣品臺(tái)上方的兩個(gè)旋鈕，并觀察下方的屏幕，將激光調(diào)至針尖處，同時(shí)屏幕的SUM值最大；調(diào)節(jié)樣品臺(tái)后面橫型旋鈕，用于控制樣品室中的反射鏡子，調(diào)節(jié)旋鈕使屏幕上的SUM值最大；調(diào)節(jié)樣品臺(tái)上面和后面的兩個(gè)旋鈕，使屏幕上VERT和HORZ均為0左右；將光敏檢測(cè)器旋至最??；將左邊撥鈕撥至on；…………篇五：原子力顯微鏡實(shí)驗(yàn)報(bào)告原子力顯微鏡實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)者：楊承燕專業(yè)：材料學(xué)學(xué)號(hào)：201102710031同組者：方偉別傳玉周芬廖寧李強(qiáng)鄒陽屈亮王曉玲趙章實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2011/12/1514:00-15:00地點(diǎn)：6359一實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.了解原子力顯微鏡的工作原理及工作特點(diǎn)；2.了解原子力顯微鏡在材料科學(xué)中的應(yīng)用；二實(shí)驗(yàn)原理2.1原子力顯微鏡工作原理：將一個(gè)對(duì)微弱力及其敏感的長為100-200微米的Si或Si3N4材料的微懸臂一端固定，另一端有一個(gè)針尖，針尖與樣品表面輕輕接觸，針尖尖端原子與樣品表面原子間的及其微弱的作用力，使微懸臂發(fā)生彎曲，通過檢測(cè)微懸臂背面反射出的紅色激光光點(diǎn)在一個(gè)光學(xué)檢測(cè)器上的位置的變化可以轉(zhuǎn)換成力的變化被反射激光點(diǎn)位置變化或是微懸臂梁彎曲的變化與力的變化成正比），通過控制針尖在掃描過程中作用力的恒定同時(shí)測(cè)量針尖縱向的位移量，從而最終還原出樣品表面的形貌像。2.2原子力顯微鏡的特點(diǎn)原子力顯微鏡有兩種工作方式：接觸模式和非接觸模式。通常情況下，接觸模式都可以產(chǎn)生穩(wěn)定的、分辨率高的圖像。但是這種模式不適用于研究生物大分子、低彈性模量樣品以及容易移動(dòng)和變形的樣品。非接觸狀態(tài)，對(duì)于研究柔軟或有彈性的樣品較佳，而且針尖或者樣品表面不會(huì)有鈍化效應(yīng)，不過會(huì)有誤判現(xiàn)象。這種模式的操作相對(duì)較難，通常不適用于在液體中成像，在生物中的應(yīng)用也很少。2.3原子力顯微鏡的應(yīng)用AFM可以在大氣、真空、低溫和高溫、不同氣氛以及溶液等各種環(huán)境下工作，且不受樣品導(dǎo)電性質(zhì)的限制，因此已獲得比STM更為廣泛的應(yīng)用。主要用途：?導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體表面的高分辨成像；?生物樣品、有機(jī)膜的高分辨成像；?表面化學(xué)反應(yīng)研究；④納米加工與操縱；⑤超高密度信息存儲(chǔ)；⑥分子間力和表面力研究；⑦摩擦學(xué)及各種力學(xué)研究；⑧在線檢測(cè)和質(zhì)量控制。…………篇六：原子力顯微鏡實(shí)驗(yàn)報(bào)告原子力顯微鏡實(shí)驗(yàn)報(bào)告劉文凱匡亞明學(xué)院111242020一，引言在當(dāng)今的科學(xué)技術(shù)中，如何觀察、測(cè)量、分析尺寸小于可見光波長的物體，是一個(gè)重要的研究方向。掃描隧道顯微鏡(STM)使人們首次能夠真正實(shí)時(shí)地觀察到單個(gè)原子在物體表面的排列方式和與表面電子行為有關(guān)的物理、化學(xué)性質(zhì)。STM要求樣品表面能夠?qū)щ?，從而使得STM只能直接觀察導(dǎo)體和半導(dǎo)體的表面結(jié)構(gòu)。為了克服STM的不足之處，推出了原子力顯微鏡(AFM)。AFM是通過探針與被測(cè)樣品之間微弱的相互作用力(原子力)來獲得物質(zhì)表面形貌的信息。因此，AFM除導(dǎo)電樣品外，還能夠觀測(cè)非導(dǎo)電樣品的表面結(jié)構(gòu)，且不需要用導(dǎo)電薄膜覆蓋,其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏鼮閺V闊。除物理，化學(xué)生物等領(lǐng)域外，AFM在為微電子，微機(jī)械學(xué)，新型材料，醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，以STM和AFM為基礎(chǔ)，衍生出一系列的掃描探針顯微鏡，有激光里顯微鏡，磁力顯微鏡，掃描探針顯微鏡主要用于對(duì)物質(zhì)表面在納米線上進(jìn)行成像和分析。二，實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解原子力顯微鏡的工作原理2掌握用原子力顯微鏡進(jìn)行表面觀測(cè)的方法三，原子力顯微鏡結(jié)構(gòu)及工作原理（1）AFM的工作原理在原子力顯微鏡的系統(tǒng)中，可分成三個(gè)部分：力檢測(cè)部分、位置檢測(cè)部分、反饋系統(tǒng)。主要工作原理如下圖：1在AFM中用一個(gè)安裝在對(duì)微弱力極敏感的微懸臂上的極細(xì)探針。當(dāng)探針與樣品接觸時(shí),由于它們?cè)又g存在極微弱的作用力(吸引或排斥力),引起微懸臂偏轉(zhuǎn)。掃描時(shí)控制這種作用力恒定,帶針尖的微懸臂將對(duì)應(yīng)于原子間作用力的等位面,在垂直于樣品表面方向上起伏運(yùn)動(dòng),因而會(huì)使反射光的位置改變而造成偏移量，通過光電檢測(cè)系統(tǒng)(通常利用光學(xué)、電容或隧道電流方法)對(duì)微懸臂的偏轉(zhuǎn)進(jìn)行掃描,測(cè)得微懸臂對(duì)應(yīng)于掃描各點(diǎn)的位置變化,此時(shí)激光檢測(cè)器會(huì)記錄此偏移量，也會(huì)把此時(shí)的信號(hào)給反饋系統(tǒng)，以利于系統(tǒng)做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。將信號(hào)放大與轉(zhuǎn)換從而得到樣品表面原子級(jí)的三維立體形貌圖像?！撸耗暇┐髮W(xué)-原子力顯微鏡實(shí)驗(yàn)報(bào)告原子力顯微鏡實(shí)驗(yàn)報(bào)告一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．了解原子力顯微鏡的工作原理2．掌握用原子力顯微鏡進(jìn)行表面觀測(cè)的方法二．實(shí)驗(yàn)原理1．AFM工作原理在原子力顯微鏡的系統(tǒng)中，可分成三個(gè)部分：力檢測(cè)部分、位置檢測(cè)部分、反饋系統(tǒng)。在AFM中用一個(gè)安裝在對(duì)微弱力極敏感的微懸臂上的極細(xì)探針。當(dāng)探針與樣品接觸時(shí),由于它們?cè)又g存在極微弱的作用力(吸引或排斥力),引起微懸臂偏轉(zhuǎn)。掃描時(shí)控制這種作用力恒定,帶針尖的微懸臂將對(duì)應(yīng)于原子間作用力的等位面,在垂直于樣品表面方向上起伏運(yùn)動(dòng),因而會(huì)使反射光的位置改變而造成偏移量，通過光電檢測(cè)系統(tǒng)(通常利用光學(xué)、電容或隧道電流方法)對(duì)微懸臂的偏轉(zhuǎn)進(jìn)行掃描,測(cè)得微懸臂對(duì)應(yīng)于掃描各點(diǎn)的位置變化,此時(shí)激光檢測(cè)器會(huì)記錄此偏移量，也會(huì)把此時(shí)的信號(hào)給反饋系統(tǒng)，以利于系統(tǒng)做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。將信號(hào)放大與轉(zhuǎn)換從而得到樣品表面原子級(jí)的三維立體形貌圖像。AFM的核心部件是力的傳感器件,包括微懸臂(Cantilever)和固定于其一端的針尖。根據(jù)物理學(xué)原理,施加到Cantilever末端力的表達(dá)式為：F?K?Z?Z表示針尖相對(duì)于試樣間的距離,K為Cantilever的彈性系數(shù)，力的變化均可以通過Cantilever被檢測(cè)。AFM有三種不同的工作模式：接觸模式、非接觸模式和共振模式或輕敲模式。本實(shí)驗(yàn)采用接觸模式：樣品掃描時(shí)，針尖始終同樣品“接觸”，即針尖-樣品距離在小于零點(diǎn)幾個(gè)納米的斥力區(qū)域。此模式通常產(chǎn)生穩(wěn)定、高分辨圖像。當(dāng)沿著樣品掃描時(shí)，由于表面的高低起伏使得針尖-樣品距離發(fā)生變化，引起它們之間作用力的變化，從而使懸臂形變發(fā)生改變。當(dāng)激光束照射到微懸臂的背面，1再反射到位置靈敏的光電檢測(cè)器時(shí)，檢測(cè)器不同象限會(huì)接收到同懸臂形變量成一定的比例關(guān)系的激光強(qiáng)度差值。反饋回路根據(jù)檢測(cè)器的信號(hào)與預(yù)置值的差值，不斷調(diào)整針尖一樣品距離，并且保持針尖一樣品作用力不變，就可以得到表面形貌像。…………篇八：AFM原子力顯微鏡技術(shù)及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)報(bào)告AFM原子力顯微鏡技術(shù)及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)報(bào)告AFM原子力顯微鏡技術(shù)及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)報(bào)告——指導(dǎo)老師：袁求理近代物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告1物理班實(shí)驗(yàn)小組20xx年12月18日AFM原子力顯微鏡技術(shù)及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)報(bào)告引言在當(dāng)今的科學(xué)技術(shù)中，如何觀察、測(cè)量、分析尺寸小于可見光波長的物體，是一個(gè)重要的研究方向。掃描隧道顯微鏡(STM)使人們首次能夠真正