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原子力显微镜的应用
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Bruker 原子力显微镜 MULTIMODE 8 等
布鲁克的原子力显微镜(AFMs) 广泛应用于生命科学、材料科学、半导体、电化学等领域的纳米技术研究开发。
布鲁克目前已开发了拥有专利的各种产品套件，以实际应用为导向，能提供无以伦比的精确度及分辨率，各
种价位可供选择。经过几十年的不断创新和设计优化，布鲁克的AFM系统能为用户提供更加简单易掌握的技术。
附件提供简介，手册，软件指南等。
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原子力显微镜道理与应用技巧[整理版]
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原子力显微术及IPC-208B型原子力显微镜的应用研究
【摘要】：
纳米科技在近20年得到了迅速的发展,作为纳米检测和纳米加工的重要工具,原子力显微镜在纳米科技研究中的应用也越来越广泛。目前商用的AFM横向分辨率一般为0.2nm,纵向分辨率一般为0.05nm。近几年,随着生化技术的研究的深入,在需要实时观察生化大分子结构的同时,逐渐向观测生化小分子结构深入,而小分子的结构尺度一般在0.5nm左右,因此目前商用AFM表征小分子结构的难度很大。
重庆大学在以前成功研制STM的基础上,进一步研制出了能够集STM与AFM于一体的高精度原子力显微镜AFM.IPC-208B。该原子力显微镜采用STM法检测微悬臂的形变,这种方案使该系统既可作为AFM使用,也可以作为STM使用,其横向分辨率为0.1nm,纵向分辨率为0.01nm。
论文介绍了同AFM相关的基础理论,主要包括扫描探针与样品间原子力作用机理、微悬臂在原子力作用下的形变位移及其检测等。分析了型号为AFM.IPC-208B的原子力显微镜的工作理论基础,给出了其系统组成,其中主要介绍了镜体和数据采集与控制系统。利用AFM.IPC-208B型机在生化领域开展了应用研究,观测络合锌的谷胱甘肽,发现了分子结构中的环状体由络合前的六连环变成络合后的七连环;观测葡萄球菌蛋白SPA,发现了其逆时针螺旋结构;观测羊抗人IgG,发现了其丘状突起的“Y”型结构;观测目标基因,发现它的“X”型排列,并且能清楚地分辨出直径约为1.6nm的纳米晶须。这些实验结果与对实验样品的理论分析一致,证明了原子力显微镜在纳米生化领域有很宽广的应用前景。除了利用AFM.IPC-208B研究生化样品,还利用AFM.IPC-208B型机中的STM部分对纳米二氧化钛展开了隧道谱研究,得到了其能隙值,发现绝缘体在纳米化后导电性得到了很大的提高,相当于甚至超过半导体的导电性。因此在观测纳米绝缘体的表面形貌时,可以直接利用STM,这样可以发挥STM稳定性好的特点。
【关键词】：
【学位授予单位】：重庆大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2007【分类号】：O562【目录】：
ABSTRACT4-9
1 绪论9-15
1.1 显微镜的发展史9-10
1.2 扫描探针显微镜家族10-11
1.3 STM 的局限性11-13
1.4 AFM 的优点及运用13-14
1.4.1 AFM 的优点13
1.4.2 AFM 的运用13-14
1.5 本课题的主要任务14-15
2 AFM 的基本原理15-27
2.1 与 AFM 有关的几种力与成像模式15-17
2.1.1 原子间力15
2.1.2 分子间力15-16
2.1.3 与 AFM 有关的力16-17
2.2 AFM 成像的基本原理17
2.3 力－距离曲线17-18
2.4 微悬臂形变检测18-21
2.4.1 隧道电流检测法18-20
2.4.2 光束偏转法20-21
2.5 AFM 的操作模式21-22
2.5.1 恒力模式21
2.5.2 恒高模式21-22
2.5.3 恒梯度模式22
2.6 AFM 的成像模式22-25
2.6.1 接触模式22-23
2.6.2 非接触模式23
2.6.3 轻敲模式23-25
2.7 AFM 图像表征25-27
3 AFM.IPC-208B 型机原理及系统设计27-41
3.1 系统组成及技术指标27-28
3.2 镜体28-35
3.2.1 微悬臂微位移检测装置30-33
3.2.2 压电陶瓷扫描器33-35
3.3 数据采集与控制系统35-39
3.3.1 前置放大器36-37
3.3.2 对数放大部分37-38
3.3.3 信号调理电路38-39
3.4 低通与高通滤波39-41
4 AFM 对生化样品的研究41-50
4.1 AFM 研究生化样品的优势41
4.2 AFM 在生化领域分子水平上的研究现状41-42
4.3 AFM.IPC-208B 在生化领域的部分研究42-49
4.3.1 仪器精度及性能分析42-43
4.3.2 AFM.IPC-208B 对羊抗人IgG 的观测43-45
4.3.3 基因芯片的制备及其检测45-47
4.3.4 对络合锌的谷胱甘肽观测47-49
4.4 本章小结49-50
5 AFM.IPC-208B 对隧道谱的研究50-57
5.1 隧道谱原理50-51
5.2 STM 对纳米TiO_2 的隧道谱试验51-56
5.2.1 纳米材料研究51-52
5.2.2 实验操作52-53
5.2.3 纳米 TiO_2 的 STS 试验53-55
5.2.4 实验结果分析55-56
5.3 本章小结56-57
6 总结与展望57-58
参考文献59-61
附录作者在攻读硕士学位期间的其它工作61
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