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原子力图像的假象研究

王曼  
【摘要】: 原子力显微镜自问世以来,被广泛应用到材料科学和生命科学等领域,在纳米研究领域里发挥了强大的作用。但由于系统设计上的局限、操作模式的特点、外部环境的影响等因素,所得到的AFM图像与样品表面的真实特征往往会存在不同程度的偏离,呈现出各种不同类型和不同程度的假像。分析各种假像的成因,准确识别各类假像以及避免假像的出现,是原子力显微镜成像技术的一个重要环节。 本文首先介绍了显微镜的发展历程,各种显微镜的原理,详细介绍了原子力显微镜的工作原理、工作模式、优缺点等。 本文利用理论与实验相结合的方法详细分析了产生假像的几个根源,包括扫描头的非线性、探针尖的几何形状、噪音、扫描参数的设置以及图像处理,总结了各类假像的特征及识别的方法,并讨论了相应的解决方案。 光杠杆是原子力显微镜用作反馈的重要手段,但在光路上存在着弊端,且对于具有高反射率表面的样品会形成干涉条纹状的假像,本文对这类假像进行了研究,用光的干涉理论证明了假像的成因,分析了假像的具体表现特征。表明干涉条纹沿着垂直悬臂的方向伸展,条纹宽度主要由系统结构决定。


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