مقارنة بين ثلاثة أوضاع تشغيل لمبدأ عمل المجهر AFM
وضع الاتصال
في وضع التلامس ، يكون الطرف دائمًا على اتصال خفيف مع العينة ، ويمسح ضوئيًا بارتفاع ثابت أو وضع قوة ثابتة. أثناء المسح ، ينزلق الطرف فوق سطح العينة. عادةً ما ينتج عن وضع الاتصال صورًا ثابتة وعالية الدقة.
في وضع التلامس ، إذا تم مسح العينة اللينة ضوئيًا ، فقد يتلف سطح العينة بسبب الاتصال المباشر بطرف الإبرة. إذا تم إضعاف القوة بين العينة والطرف أثناء المسح لحماية العينة ، فقد يتم تشويه الصورة أو قد يتم الحصول على قطع أثرية. في الوقت نفسه ، فإن العمل الشعري للسطح سيقلل أيضًا من الدقة. لذلك ، لا يكون وضع التلامس مناسبًا بشكل عام لدراسة الجزيئات البيولوجية والعينات ذات معامل المرونة المنخفض والعينات التي يسهل نقلها وتشوهها.
وضع عدم التلامس
في وضع عدم التلامس ، يهتز الطرف فوق سطح العينة ، ولا يتلامس أبدًا مع العينة ، ويكتشف جهاز مراقبة المسبار قوى بعيدة المدى غير مدمرة مثل van der Waals والقوى الكهروستاتيكية على العينة المصورة. على الرغم من أن هذا الوضع يزيد من حساسية المجهر ، عندما تكون المسافة بين طرف الإبرة والعينة طويلة ، تكون الدقة أقل من تلك الخاصة بوضع الاتصال ووضع النقر ، والتصوير غير مستقر وتكون العملية صعبة نسبيًا. التصوير في السائل له تطبيقات قليلة نسبيًا في علم الأحياء.
وضع الصنبور
في وضع التنصت ، يُجبر الكابول على الاهتزاز بالقرب من تردد الرنين الخاص به ، ويقوم الطرف المتذبذب بلطف بنقر سطح العينة ، مما يؤدي إلى اتصال متقطع بالعينة ، لذلك يُطلق عليه أيضًا وضع الاتصال المتقطع. نظرًا لوضع التنصت ، من الممكن تجنب التصاق الطرف بالعينة ، ولا يحدث أي ضرر تقريبًا للعينة أثناء المسح. عندما يلامس طرف وضع التنصت السطح ، يمكنه التغلب على القوة اللاصقة بين الطرف والعينة من خلال توفير سعة كافية للطرف. في الوقت نفسه ، نظرًا لأن القوة المؤثرة عمودية ، فإن مادة السطح تكون أقل تأثرًا بالاحتكاك الجانبي والضغط وقوى القص. ميزة أخرى لوضع التنصت مقارنة بوضع عدم الاتصال هي نطاق العمل الخطي الكبير ، مما يجعل نظام التغذية الراجعة العمودي مستقرًا للغاية وقابل للتكرار لقياسات العينة.
ال
يمكن تحقيق وضع التنصت AFM في كل من البيئات الجوية والسائلة. في بيئة الغلاف الجوي ، عندما لا يكون طرف الإبرة على اتصال بالعينة ، يتأرجح الكابولي الدقيق بحرية مع السعة القصوى ؛ عندما يكون طرف الإبرة ملامسًا لسطح العينة ، على الرغم من أن الصفيحة الخزفية الكهرضغطية تحفز الكابولي الدقيق للتأرجح بنفس الطاقة ، فإن العائق الفاصل يجعل الكابولي الدقيق يتناقص اتساع ناتئ ، يتحكم نظام التغذية المرتدة في سعة ناتئ كن ثابتًا ، ويتبع طرف الإبرة صعودًا وهبوطًا لسطح العينة للتحرك لأعلى ولأسفل للحصول على معلومات الشكل. يعد وضع التنصت مناسبًا أيضًا للتشغيل في السائل ، وبسبب تأثير التخميد للسائل ، تكون قوة القص بين طرف الإبرة والعينة أصغر ، ويكون الضرر الذي يلحق بالعينة أصغر ، وبالتالي فإن وضع التنصت في التصوير في يمكن إجراء السائل على عينات بيولوجية نشطة الاختبار في الموقع ، وتتبع تفاعلات المحلول في الموقع ، إلخ.
وضع القوة الجانبية
يعمل مجهر القوة الجانبية (LFM) بشكل مشابه لـ AFM في وضع الاتصال. عندما يمسح الكابول الصغير فوق العينة ، بسبب التفاعل بين الطرف وسطح العينة ، يتأرجح الكابولي ، وهناك اتجاهان تقريبًا للتشوه: الرأسي والأفقي. بشكل عام ، يعكس التغيير في الاتجاه العمودي المكتشف بواسطة كاشف موضع الليزر شكل سطح العينة ، والتغير في الإشارة المكتشفة في الاتجاه الأفقي ، نظرًا لخصائص المواد المختلفة لسطح المادة ، يكون معامل الاحتكاك هو مختلف أيضا. مختلفة ، لذلك في عملية المسح ، تختلف أيضًا درجات التشويه الأيمن والأيسر للميكروكانتيليفر. تزداد درجة الانحناء الالتوائي في الكابول أو تنقص مع تغير خصائص الاحتكاك للسطح (يؤدي الاحتكاك المتزايد إلى زيادة الالتواء). يقوم كاشف الليزر بقياس وتسجيل بيانات التضاريس والقوة الجانبية بشكل منفصل في الوقت الفعلي. عادة ، ليس فقط المكونات المختلفة لسطح العينة يمكن أن تؤدي إلى تشويه الكابول الصغير ، ولكن أيضًا تغيير الشكل السطحي للعينة يمكن أن يتسبب أيضًا في تشويه الكابول الصغير ، كما هو موضح في الشكل أدناه . للتمييز بين الاثنين ، يجب عادةً الحصول على صور LFM وصور AFM في وقت واحد. اعتمادًا على سبب تشويه الكابول ، يمكن عادةً استخدام LFM للحصول على صور تركيبية و "صور محسنة للحافة" لسطح المادة.
