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浅析压力变送器在化工行业中的应用

编辑: 来源: 发布日期:2019-12-05
    原子力显微镜(AFM)是扫描探针显微镜(SPM)分支内的一种显微镜技术,用于获取纳米(nm)分辨率1的样品的形貌图像。该技术涉及在标本1的表面上扫描具有尖锐尖端的悬臂,该尖端呈高金字塔形,其末端半径在15至40 nm之间。

    AFM还可以用于获取局部特性的测量值,例如高度,摩擦,磁性,甚至探针和样品2之间的力。

    原子力显微镜的工作原理
    原子力显微镜的工作原理始于聚焦在悬臂顶部的激光束。然后由位置敏感磁翻板液位计感测反射的激光束。当悬臂的尖端在整个样本上扫描时,悬臂的垂直和横向偏转是通过光学杠杆获得的。

    然后,反射的光束在四段光电磁翻板液位计2的特定点上入射。为了获得数据,磁翻板液位计获取的信号片段之间的差异表明了激光光斑在磁翻板液位计上的位置。因此,可以检测和量化悬臂中的角偏转2。

    修改AFM磁翻板液位计以提高成像速度和准确性
    当以接触模式出现时,扫描速度的提高通常与成像质量下降3有关。当以较高的扫描速度进行此技术时,AFM组件的有限带宽通常会导致出现许多伪像。这些伪影的主要原因之一是悬臂尖端与样品表面之间的接触损失。

 
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    维尔纽斯·吉迪米纳斯工业大学的研究人员zui近通过使用精确调节的压缩气流在悬臂3的上表面上施加了额外的非线性力,从而开发了一种解决该问题的新颖方法。这种添加确保了在以高扫描速度进行的整个扫描过程中,悬臂的尖端始终与样品表面保持接触。这项研究的结果表明,在软悬臂上施加40 Pa的气压可使扫描速度至少提高10倍3。

    自我检测悬臂
    通过使用由先进材料组成的较小的悬臂以及增加共振频率4,可以显着改善图像质量和总体信噪比。例如,Nano3Dsense技术将传感单元直接整合到悬臂中,从而消除了对复杂激光光学系统的需求,并zui终简化了AFM体系结构4。结果,该技术显着减小了设备尺寸,同时也消除了校准AFM 4光学单元的麻烦。

    传统的原子力显微镜需要移动惰性样品台,而配备有自动感应悬臂的原子力显微镜则只需要动态测量头穿过样品4即可。当使用传统的磁翻板液位计时,压电电阻或激光光学故障是一个众所周知的难题。然而,与自感知悬臂的AFM不会受到这些单元,这使得这些的AFM更安全的替代品4。

    与传统的磁翻板液位计相比,这些先进的AFM具有多个优点,其中包括:节省空间的集成到扫描电子显微镜(SEM)中;具有进行具有卓越成像质量的生物样品分析的能力;并将这些系统整合到高分辨率力显微镜中,甚至整合到半导体工业中的各种应用4。

    尽管在困难的条件下(在悬臂和测量环境下)都具有强大而令人印象深刻的力感测能力,但与Nano3DSense技术相结合所带来的zui重要的优势之一就是“材料自由” 4。与配备压敏电阻或激光光学器件的传统AFM不同,配备有自感应悬臂的AFM不会出现任何悬臂材料限制。

    除硅(Si)外,还可以使用多种材料,包括氮化硅(SiN),SU8,钢等。因此,可以根据标本的类型(硬或软)以及研究人员在这种无光学结构的高级AFM中选择悬臂材料4。

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