响应式图像

超声原子力显微镜

原子力显微镜(AFAM)的基本思想是,当尖端与样品接触时,将原子力显微镜的悬臂激发成弯曲振动[1,2]。悬臂的本征模式的频率,除其他参数外,还取决于尖端样品接触的刚度和接触半径,而这两者都是样品和尖端(尖端)的杨氏模量的函数半径,尖端施加的载荷以及表面的几何形状。这种技术允许从接触刚度以几十纳米的分辨率确定杨氏模量。

如在AFAM测量下的动画所示,样品耦合到压电换能器。它会向样品中发射声波,从而引起样品表面的平面外振动。表面振动通过传感器尖端传递到悬臂梁中。悬臂振动通过4节光电二极管测量,并通过锁定放大器进行评估。此设置可用于获取声像-共振附近的固定激励频率上的悬臂振幅图(AFAM成像)。恒定力模式地形图图像与声学图像同时采集。AFAM图像显示了样品表面的弹性分布。此设置也可以用于获取悬臂振动光谱-AFAM接触共振光谱(CRS)。通过使用AFAM CRS可以确定杨氏模数[3,4]。

References

  1. US Pat. 5675075.
  2. US Pat. 5852233.
  3. Rev. Sci. Instrum 67, 3281 (1996).
  4. J. Appl. Phys. 82, 966 (1997).