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原子力顯微鏡 AFM 與主動隔振

引言

隨著人類科研的不斷發(fā)展, 納米尺度上物質(zhì)的結(jié)構(gòu)使命責任、相互作用以及一些特殊的現(xiàn)象等越來越受到關(guān)注效果，所以各種研究方法和儀器手段也應(yīng)運而生，比如原子力顯微鏡合規意識。原子力顯微鏡（Atomic Force Microscope密度增加，AFM）是一種掃描探針顯微鏡，主要通過測量探針與被測物質(zhì)表面之間的相互作用力來實現(xiàn)對原子和分子級別的表面形貌和物理特性的表征和觀測創新內容。原子力顯微鏡既可以觀察導(dǎo)體機遇與挑戰，也可以觀察非導(dǎo)體。以高分辨率善於監督、高靈敏度集成技術、高可重復(fù)性等優(yōu)點就能壓製，結(jié)合主動隔振的測試環(huán)境，在材料科學(xué)適應能力、生物學(xué)效果、化學(xué)等領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用。

AFM 的工作原理

AFM 由一個對微弱力極敏感的彈性微懸臂（通常是氮化硼）足了準備，在其尖*有一個用來在樣品表面上掃描的很尖細的探針（針尖的下端通常只有幾個納米的尺寸），通過探測針尖與樣品之間的相互作用力來獲得表面拓撲圖著力提升，以及其在物理參數(shù)（例如硬度深刻內涵、電荷密度）方面的評價。

此作用力為原子間的排斥力或吸引力即范德華力（Van Der Waals Force）融合，假設(shè)有兩個原子深入闡釋，一個是在微懸臂的探針尖*，另一個是在樣品的表面完成的事情，它們之間的作用力會隨著距離的變化而變化物聯與互聯。當原子和原子很接近時，彼此的電子云排斥力作用會大于原子核與電子云之間的吸引作用改造層面，其合力表現(xiàn)為排斥作用振奮起來。反之，若兩原子分開到一定距離時利用好，其電子云的排斥作用小于彼此原子核與電子云之 間的吸引力作用深入各系統，故其合力表現(xiàn)為吸引作用。在原子力顯微鏡系統(tǒng)中系列，該作用力隨樣品表面形態(tài)而變化作用，它會使微懸臂隨之擺動。將一束激光照射在微懸臂的末端慢體驗，當微懸臂擺動時著力增加，會使反射激光的位置改變而造成偏移量，用激光檢測器記錄此偏移量科技實力，同時將此信號傳遞給反饋系統(tǒng)處理，以利于系統(tǒng)做適當?shù)恼{(diào)整，從而將樣品表面特征以影像的方式顯現(xiàn)出來勃勃生機。

AFM 為什么需要主動隔振光學(xué)平臺助力各業？

AFM 常見的工作模式有三種：接觸、輕敲和相位移模式提供有力支撐。

接觸模式：微懸臂探針緊壓樣品表面應用，檢測時與樣品保持接觸，作用力（斥力）通過微懸臂的變形進行測量品率；

輕敲模式：針尖與樣品表面相接觸相貫通，用處于共振狀態(tài)不斷發展、上下振蕩的微懸臂探針對樣品表面進行掃描，樣品表面起伏使微懸臂探針的振幅產(chǎn)生相應(yīng)變化自動化方案，從而得到樣品的表面形貌緊密協作。該模式下，掃描成像時針尖對樣品進行“敲擊”線上線下，兩者間只有瞬間接觸發揮重要作用，能有效克服接觸模式下因針尖的作用力，尤其是橫向力引起的樣品損傷數據顯示，適合于柔軟或吸附樣品的檢測高質量；

相位移模式：輕敲模式的一項重要擴展技術(shù)，通過檢測驅(qū)動微懸臂探針振動的信號源的相位角與微懸臂探針實際振動的相位角之差（即兩者的相移）的變化來成像記得牢。引起該相移的因素很多註入了新的力量，如樣品的組分、硬度服務好、粘彈性質(zhì)等新趨勢。因此利用相位移模式，可以在納米尺度上獲得樣品表面局域性質(zhì)的豐富信息共謀發展。迄今相位移模式已成為原子力顯微鏡的一種重要檢測技術(shù)學習。

以上，無論哪一種工作模式聽得進，如果工作環(huán)境有振動新的力量，即便是微弱的，都會對納米尺度的針尖工作和移動帶來較大甚至破壞性的影響便利性，無法獲得準確且可靠的數(shù)據(jù)全面展示。

主動隔振光學(xué)平臺是一種高精度的實驗平臺，它通過主動控制技術(shù)來減少或消除外界因素對實驗的影響深刻認識，確保實驗的準確性和穩(wěn)定性核心技術。這種平臺通常由臺面和主動隔振支撐兩部分組成，其中臺面采用特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計主動性，如真蜂窩三層夾心式結(jié)構(gòu)創造性，以確保其具有良好的穩(wěn)定性和精度。主動隔振光學(xué)平臺的隔振支撐系統(tǒng)通過安裝有洛倫茲電機道路，實現(xiàn)水平和豎直方向上的精確控制規模設備，通過冗余控制策略，確保平臺的穩(wěn)定性和實驗的精確性指導。此外競爭力，這些平臺還具備六自由度的主動控制能力，能夠自動調(diào)整并保持水平進一步完善，對于原子力顯微鏡等高精度光學(xué)儀器的使用至關(guān)重要集聚，確保了實驗的準確性和可靠性競爭力。

主動隔振光學(xué)平臺

北京卓立漢光儀器有限公司針對高精密測試設(shè)備提供桌面式隔振臺和主動隔振桌等主動隔振光學(xué)平臺。桌面式隔振臺包括Accurion i4和Accurion Nano系列狀況，主動隔振桌包括Workstation_i4和Workstation_Vario系列機製性梗阻。

Accurion i4 系列

i4是一種先進的主動隔振臺，它可抵消敏感設(shè)備的不必要振動和其他干擾對高精度測量設(shè)備產(chǎn)生的影響全過程。具有低剖面低碳設(shè)計集成應用、操作簡單、穩(wěn)定時間短不負眾望、弱的低頻共振等特點使用。隔振從0.6Hz開始， 在 10 Hz 時達到最佳效果可持續，40 分貝，99%的振動被隔離體製。另外構建，低頻共振是主動減震臺和被動減震臺的最大區(qū)別，在低頻率震動中服務延伸，被動隔震臺將會放大振動而不是隔離振動共創輝煌。隔震臺的工作不需要壓縮空氣，只需要供應(yīng)電源的插座進一步。在六個自由度的方向上大部分，i4系列隔震臺都提供了主動補償，以實現(xiàn)隔震效果實際需求。

圖 Accurion i4 系列主動隔振臺

• 六個自由度主動隔振

• 無低頻共振 - 低頻范圍內(nèi)具有優(yōu)異的隔振特性

• 低至 0.6Hz 開始主動隔振(>200Hz 被動隔振）

• 只需 0.3 秒的設(shè)置時間

• 自動調(diào)節(jié)負載

• 因固有剛度具有高度的位置穩(wěn)定性

• 接電即可解決方案，無需壓縮空氣

• 真正的主動隔振：即時產(chǎn)生反作用力來抵消振動

• 廣泛的適用范圍: 擁有標準化

• 適用于多種應(yīng)用的多功能隔離系統(tǒng)

Accurion Nano 系列

Nano系列主動隔振臺的設(shè)計適用于小型和輕量的隔振應(yīng)用，例如用作原子力顯微鏡的隔振善謀新篇。該系統(tǒng)不需要任何負載調(diào)整增產，只需釋放運輸鎖就可以使用，用戶不需要進一步的操作方法。設(shè)計簡單行動力，價格實惠，此外切實把製度，有一個較小的外部控制器保供，通過數(shù)據(jù)線連接到隔振臺，這樣設(shè)計的優(yōu)點是隔振臺本身不會產(chǎn)生熱量進行部署，因此不會對隔振儀器產(chǎn)生影響責任，這對于在隔音罩內(nèi)使用并且對熱敏感的應(yīng)用非常重要。 控制器遠離被隔振的儀器利用好，以消除控制器電子器件產(chǎn)生的潛在電磁干擾深入各系統。

主動隔振臺有專門設(shè)計的焊接鋼架結(jié)構(gòu)承重桌解決問題，這是可選附件。承重桌具有很高的水平和垂直剛度作用，是主動隔振臺實現(xiàn)優(yōu)秀隔離性能的理想實驗桌相互配合。用戶可以根據(jù)實際需要，選取不同尺寸的承重桌著力增加。

圖 Nano 系列主動隔振臺

• 六個自由度主動隔振

• 無低頻共振 - 低頻范圍內(nèi)具有優(yōu)異的隔振特性

• 低至 0.7Hz 開始主動隔振(>200Hz 被動隔振）

• 接電即可關鍵技術，無需壓縮空氣

• 簡單操作，無需負載調(diào)整

• 只需 0.3 秒的設(shè)置時間

• 主動隔振桌采用高強度材料和堅固的結(jié)構(gòu)設(shè)計深入， 具有優(yōu)異的穩(wěn)定性

• 外部控制單元

• 小型技術研究、輕量、超精確需求的理想解決 方案開展研究。

• 主動隔振桌采用高強度材料和堅固 的結(jié)構(gòu)設(shè)計姿勢，具有優(yōu)異的穩(wěn)定性

• 外部控制單元

Workstation_i4 和 Workstation_Vario 系列

Workstation_i4設(shè)計用于與光學(xué)顯微鏡或顯微鏡/SPM組合一起使用。 隔離表面由防刮 MDF 板包圍首要任務，方便扶手或作為存儲區(qū)域綠色化。根據(jù)客戶要求，三個 i4 版本中的任何一個都可以集成到工作站中發展。

Workstation_Vario系統(tǒng)配有鋼框架嵌入式光學(xué)實驗板作為工作桌面保持穩定。具有擴展性，周邊框架可用于隔音罩的安裝面向。與 Workstation_i4 相比支撐作用，這些版本適用于更大、更重的應(yīng)用程序建設項目。

Workstation_i4                             Workstation_Vario

• 六個自由度主動隔振

• 無低頻共振 - 低頻范圍內(nèi)具有優(yōu)異的隔振特性

• 自動調(diào)節(jié)負載和運輸鎖定

• 只需 0.3 秒的設(shè)置時間

• 接電即可最為突出，無需壓縮空氣

• 符合人體工學(xué)的座椅

• 因固有剛度具有高度的位置穩(wěn)定性

• 廣泛的適用范圍: 擁有標準化

相關(guān)應(yīng)用

原子力顯微鏡是一種非常強大的工具，可以被應(yīng)用于很多領(lǐng)域：

（1）材料科學(xué)

材料表征：納米粒子相結合、原子層材料發展目標奮鬥、碳納米管等。             材料力學(xué)性質(zhì)：硬度更多的合作機會、彈性延伸、塑性等

（2）生物領(lǐng)域

生物樣品表征：對生物細胞、蛋白質(zhì)服務好、分子等進行表征和成像新趨勢，為生物學(xué)中的結(jié)構(gòu)研究提供了高分辨率的手段。

材料學(xué)和生物學(xué)的融合：研究生物分子的交互作用共謀發展、診斷疾病和制備分子電子學(xué)和生物電子學(xué)的材料學習。

納米醫(yī)學(xué)：藥物傳遞系統(tǒng)、納米粒子檢測等

（3）化學(xué)領(lǐng)域

化學(xué)品的檢測和表征：測量材料的電荷密度聽得懂、催化劑的活性和分子間的相互作用效率應用優勢。此外高質量發展，可 以用于繪制分子形貌和分析反應(yīng)進程及反應(yīng)物的表面活性。

總 結(jié)

北京卓立漢光儀器有限公司自主研制的主動隔振光學(xué)平臺能提供高穩(wěn)定性環(huán)境緊密相關，對于原子力顯微鏡等高精度光學(xué)儀器的使用至關(guān)重要更默契了，為廣大科研工作者的科學(xué)研究帶來強有力穩(wěn)定性支撐。

相關(guān)產(chǎn)品

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