原子力显微实验报告

数据处理： 次数 1 2 3 4 5 6 平均值 槽宽D（nm） 477 472 512 501 501 485 槽深h（nm） 85 87.40 97 88.51 88.87 87.88 89.11 4.6% 条宽d（nm） 1372 1404 1273 1235 1427 1279 1331.67 5.9% 491.33 3.12% 相对不确定度 测量次数为6次，则??=t ≈1；

n则A类分量的不确定度?A=σ=

— 6i=1 Ni— N

2

;

k?1

则槽宽?A D =15..71

槽深?A h =4.10 条宽?A d =79.49

而在此仪器的测量中，?B=0.5nm

?= σ2 + ?B 2;

则? D =15.71； ? h =4.11； ? d =79.49；

其相对不确定度为：槽宽D：15.71/491.33=3.12%

槽深h:4.11/89.11=4.6%

条宽d=79.49/1331.67=5.9%

+?+

槽深h=89.114.11nm；

?+

条宽d=1331.6779.49nm

?

测量的数据可写为：槽宽D=491.333 15.71nm；

实验总结：通过本次实验我了解了利用保持原子之间的相互作用力一定的基础

上，利用探头位移的空间变化来表现样品微观表面的原理，通过这次实验也让我重温了一次不确定度得概念。

思考题：

原子力显微镜的工作原理是什么？

原子力显微镜的工作原理：原子力显微镜（ AFM ）的原理是利用针尖与样品表面原子间的微弱作用力来作为反馈信号，维持针尖——样品间作用力恒定，同时针尖在样品表面扫描，从而得知样品表面的高低起伏。

AFM的工作原理是将一个对微弱力非常敏感的微悬臂一端固定，另一端装上探针，针尖与样品表面轻轻接触，针尖尖端原子与样品表面原子间极微弱的排斥力使微悬臂向上弯曲。通过检测微悬臂背面反射出的激光光点在光学检测器上的位置变化，可以转换成力的变化，因为反射光点的位置变化或微悬臂弯曲变化与力的变化成正比。微悬臂的弯曲是多种力的共同作用结果，其中最普遍的是范得瓦尔力，针尖与样品表面微小的距离变化就能产生不同大小的范得瓦尔力。通过控制针尖在扫描中这种力的恒定，测量针尖纵向的位移量，就可获得样品表面的微观信息。

2、 原子力显微镜主要的扫描模式是什么？各自的特点？

AFM有两种工作模式：恒力模式和恒高模式。在恒力模式中，通过精确控制扫描头随样品表面形貌变化在纵向上下移动，微持微悬臂所受作用力的恒定，从扫描头的纵向移动值得出样品表面的形貌像。在恒高模式中，扫描头高度固定不变，从微悬臂在空间的偏转信息中直接获取样品表面信息。 SPM具有分辨本领高、可连续动态地在各种环境中（真空、气体和液体）检测物体微观信息等特点，很快被应用于生命科学研究。SPM最早应用于研究生物大分子（DNA和蛋白质等）的结构与功能，这方面已积累了丰富的资料。近年来，在其他方面也展开了积极的才探索，如将AFM用于研究生物大分子之间的相互作用、研究生物结构的纳米操作、研究活细胞的结构与功能以及用于医学和药物学研究等。

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