在做原子力顯微鏡AFM測試時(shí)，科學(xué)指南針檢測平臺工作人員在與很多同學(xué)溝通中了解到，好多同學(xué)對AFM測試不太了解，針對此，科學(xué)指南針檢測平臺團(tuán)隊(duì)組織相關(guān)同事對網(wǎng)上海量知識進(jìn)行整理，希望可以幫助到科研圈的伙伴們；

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AFM測試圖像假象及其應(yīng)對

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（1）針尖因素

AFM是依靠尖端曲率半徑很小的微懸臂針尖接觸在表面上進(jìn)行成像，所得到的圖像是針尖與樣品真實(shí)形貌卷積后的結(jié)果。如圖1所示，實(shí)線代表樣品的真實(shí)形貌，虛線就是針尖掃描所得到的表觀圖像。二者之間的差別在于針尖與樣品真實(shí)接觸點(diǎn)和表觀接觸點(diǎn)隨針尖移動(dòng)的函數(shù)變化關(guān)系。針尖效應(yīng)不僅會將小的結(jié)構(gòu)放大，而且還會造成成像的不真實(shí)，特別是在比較陡峭的突起和溝槽處。一般來說，如果針尖尖端的曲率半徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于表面結(jié)構(gòu)的尺寸，則針尖效應(yīng)可以忽略，針尖走過的軌跡基本上可以反映表面結(jié)構(gòu)的起伏變化，另外針尖的幾何形狀也會對成像效果產(chǎn)生影響，如果針尖具有特定形狀且其尺寸比樣品還要大太多，掃描結(jié)果會反應(yīng)針尖形狀。針尖的放大效應(yīng)的解決辦法有：使用更低直徑的針尖，幾何方法去卷積（去卷積幾何模型計(jì)算處理）等。

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圖1 針尖的放大效應(yīng)示意圖

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當(dāng)針尖污染時(shí)，如圖2類似于多針尖情形，往往出現(xiàn)重復(fù)的形狀相似的現(xiàn)象，反映為污染物的形狀，掃描過程會把臟東西當(dāng)成針尖針尖污染可能導(dǎo)致類似雙重（多重）針尖現(xiàn)象的產(chǎn)生。針尖形狀因素導(dǎo)致假象的解決辦法有：使用直徑比樣品顆粒尺寸小的針尖，及時(shí)清洗或者更換探針避免針尖磨損，污染。

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圖2鈍的或污染的針尖產(chǎn)生假象

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（2）樣品因素

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1）樣品污染物隨針尖移動(dòng)

當(dāng)樣品上的污染物與基底吸附不牢固，污物可能被正在掃描的針尖帶鄒并隨針尖運(yùn)動(dòng)，致使大面積圖像模糊不清。

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2）毛細(xì)作用力

大氣環(huán)境下，樣品表面污染層或水膜的存在會對針尖產(chǎn)生很大的毛細(xì)作用力或黏附性作用力，當(dāng)針尖拉離表面時(shí)，這種作用力會吸附針尖使其繼續(xù)與表面接觸，使微懸臂彎曲行為無法反應(yīng)樣品表面的真實(shí)距離，影響微懸臂的機(jī)械回應(yīng)，造成圖像失真甚至反相。解決辦法：樣品要充分干燥，避免污染。

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（3）掃描參數(shù)因素

掃描速度過快，掃描電壓太小，等造成圖像拖尾的假象。

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（4）其他因素

測試環(huán)境周圍的噪聲會導(dǎo)致圖像出現(xiàn)跳線。解決辦法：使用各種防護(hù)罩，可以顯著降低噪音水平用來保護(hù)AFM，最有效的防聲噪聲措施是將測量頭置于真空室中。

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（5）熱漂移假象

壓電陶瓷管的發(fā)熱，壓電驅(qū)動(dòng)器的滯后效應(yīng)以及儀器零件線性膨脹系數(shù)的差異等會造成熱漂移。解決辦法：溫度平衡后掃描可排除此種假象，或者多掃幾遍會遍邊消化。

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（6）掃描器非線性

壓電陶瓷材料在等差等距電壓下的非等間隔伸縮，升降壓階段位移不重合以及Z方向位移和角度變化導(dǎo)致的弧形運(yùn)動(dòng)軌跡，會引起圖像假象。解決辦法：定期對圖像進(jìn)行矯正。

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