二極管激光器(Laser Diode)發(fā)出的激光束經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)聚焦在微懸臂(Cantilever)背面,并從微懸臂背面反射到由光電二極管構(gòu)成的光斑位置檢測(cè)器(Detector)。在樣品掃描時(shí),由于樣品表面的原子與微懸臂探針的原子間的相互作用力,微懸臂將隨樣品表面形貌而彎曲起伏,反射光束也將隨之偏移,因而,通過光電二極管檢測(cè)光斑位置的變化,就能獲得被測(cè)樣品表面形貌的信息。
在系統(tǒng)檢測(cè)成像全過程中,探針和被測(cè)樣品間的距離始終保持在納米(10e-9米)量級(jí),距離太大不能獲得樣品表面的信息,距離太小會(huì)損傷探針和被測(cè)樣品,反饋回路(Feedback)的作用就是在工作過程中,由探針得到探針-樣品相互作用的強(qiáng)度,來改變加在樣品掃描器垂直方向的電壓,從而使樣品伸縮,調(diào)節(jié)探針和被測(cè)樣品間的距離,反過來控制探針-樣品相互作用的強(qiáng)度,實(shí)現(xiàn)反饋控制。因此,反饋控制是本系統(tǒng)的主要工作機(jī)制。本系統(tǒng)采用數(shù)字反饋控制回路,用戶在控制軟件的參數(shù)工具欄通過以參考電流、積分增益和比例增益幾個(gè)參數(shù)的設(shè)置來對(duì)該反饋回路的特性進(jìn)行控制。 所以在本系統(tǒng)中是使用微小懸臂(cantilever)來檢測(cè)原子之間力的變化量。廣西原子力顯微鏡測(cè)試廠家
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,生命科學(xué)開始向定量科學(xué)方向發(fā)展。大部分實(shí)驗(yàn)的研究重點(diǎn)已經(jīng)變成生物大分子,特別是核酸和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其相關(guān)功能的關(guān)系。因?yàn)锳FM的工作范圍很寬,可以在自然狀態(tài)(空氣或者液體)下對(duì)生物醫(yī)學(xué)樣品直接進(jìn)行成像,分辨率也很高。因此,AFM已成為研究生物醫(yī)學(xué)樣品和生物大分子的重要工具之一。AFM應(yīng)用主要包括三個(gè)方面:生物細(xì)胞的表面形態(tài)觀測(cè);生物大分子的結(jié)構(gòu)及其他性質(zhì)的觀測(cè)研究;生物分子之間力譜曲線的觀測(cè);南通原子力顯微鏡測(cè)試價(jià)格位置檢測(cè)部分原子力顯微鏡在原子力顯微鏡(AFM)的系統(tǒng)中,當(dāng)針尖與樣品之間有了交互作用之后;
原子力顯微鏡(AtomicForceMicroscope,AFM),一種可用來研究包括絕緣體在內(nèi)的固體材料表面結(jié)構(gòu)的分析儀器。它通過檢測(cè)待測(cè)樣品表面和一個(gè)微型力敏感元件之間的極微弱的原子間相互作用力來研究物質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。將一對(duì)微弱力極端敏感的微懸臂一端固定,另一端的微小針尖接近樣品,這時(shí)它將與其相互作用,作用力將使得微懸臂發(fā)生形變或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。掃描樣品時(shí),利用傳感器檢測(cè)這些變化,就可獲得作用力分布信息,從而以納米級(jí)分辨率獲得表面形貌結(jié)構(gòu)信息及表面粗糙度信息;
原子力顯微鏡是在1986年由掃描隧道顯微鏡(ScanningTunnelingMicroscope)的發(fā)明者之一的葛賓尼(GerdBinnig)博士在美國(guó)斯坦福大學(xué)與C.FQuate和C.Gerber等人研制成功的。[1]它主要由帶針尖的微懸臂、微懸臂運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置、監(jiān)控其運(yùn)動(dòng)的反饋回路、使樣品進(jìn)行掃描的壓電陶瓷掃描器件、計(jì)算機(jī)控制的圖像采集、顯示及處理系統(tǒng)組成。微懸臂運(yùn)動(dòng)可用如隧道電流檢測(cè)等電學(xué)方法或光束偏轉(zhuǎn)法、干涉法等光學(xué)方法檢測(cè),當(dāng)針尖與樣品充分接近相互之間存在短程相互斥力時(shí),檢測(cè)該斥力可獲得表面原子級(jí)分辨圖像,一般情況下分辨率也在納米級(jí)水平。AFM測(cè)量對(duì)樣品無特殊要求,可測(cè)量固體表面、吸附體系等。而這些規(guī)格的選擇是依照樣品的特性,以及操作模式的不同,而選擇不同類型的探針。
AFM液相成像技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于消除了毛細(xì)作用力,針尖粘滯力,更重要的是可以在接近生理?xiàng)l件下考察DNA的單分子行為。DNA分子在緩沖溶液或水溶液中與基底結(jié)合不緊密,是液相AFM面臨的主要困難之一。硅烷化試劑,如3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和陽離子磷脂雙層修飾的云母基底固定DNA分子,再在緩沖液中利用AFM成像,可以解決這一難題。在氣相條件下陽離子參與DNA的沉積已經(jīng)發(fā)展十分成熟,適于AFM觀察。在液相條件下,APTES修飾的云母基底較常用。DNA的許多構(gòu)象諸如彎曲,超螺旋,小環(huán)結(jié)構(gòu),三鏈螺旋結(jié)構(gòu),DNA三通接點(diǎn)構(gòu)象,DNA復(fù)制和重組的中間體構(gòu)象,分子開關(guān)結(jié)構(gòu)和藥物分子插入到DNA鏈中的相互作用都地被AFM考察,獲得了許多新的理解、積分增益和比例增益幾個(gè)參數(shù)的設(shè)置來對(duì)該反饋回路的特性進(jìn)行控制;濟(jì)寧原子力顯微鏡測(cè)試廠家
在系統(tǒng)檢測(cè)成像全過程中,探針和被測(cè)樣品間的距離始終保持在納米(10e-9米)量級(jí);廣西原子力顯微鏡測(cè)試廠家
原子力顯微鏡的工作模式是以針尖與樣品之間的作用力的形式來分類的、主要有以下3種操作模式:接觸模式(contactmode),非接觸模式(non-contactmode)和敲擊模式(tappingmode)。接觸模式從概念上來理解,接觸模式是AFM直接的成像模式。AFM在整個(gè)掃描成像過程之中,探針針尖始終與樣品表面保持緊密的接觸,而相互作用力是排斥力。掃描時(shí),懸臂施加在針尖上的力有可能破壞試樣的表面結(jié)構(gòu),因此力的大小范圍在10-10~10-6N。若樣品表面柔嫩而不能承受這樣的力,便不宜選用接觸模式對(duì)樣品表面進(jìn)行成像。非接觸模式非接觸模式探測(cè)試樣表面時(shí)懸臂在距離試樣表面上方5~10nm的距離處振蕩。這時(shí),樣品與針尖之間的相互作用由范德華力控制,通常為10-12N,樣品不會(huì)被破壞,而且針尖也不會(huì)被污染,特別適合于研究柔嫩物體的表面。這種操作模式的不利之處在于要在室溫大氣環(huán)境下實(shí)現(xiàn)這種模式十分困難。因?yàn)闃悠繁砻娌豢杀苊獾貢?huì)積聚薄薄的一層水,它會(huì)在樣品與針尖之間搭起一小小的毛細(xì)橋,將針尖與表面吸在一起,從而增加對(duì)表面的壓力;廣西原子力顯微鏡測(cè)試廠家