Mikroskopy si\u0142 atomowych (AFM) nale\u017c\u0105 do rodziny mikroskop\u00f3w ze skanuj\u0105c\u0105 sond\u0105 i s\u0105 szeroko wykorzystywane w zastosowaniach zar\u00f3wno materia\u0142owych jak i biologicznych. AFM wykorzystuje elastyczn\u0105 d\u017awigni\u0119 do pomiar\u00f3w si\u0142y pomi\u0119dzy ostrzem a pr\u00f3bk\u0105. Podstawow\u0105 zasad\u0105 dzia\u0142ania AFM jest zamiana lokalnych si\u0142 odpychaj\u0105cych i przyci\u0105gaj\u0105cych na ugi\u0119cie lub odchylenie d\u017awigni, kt\u00f3ra\u00a0mo\u017ce by\u0107\u00a0przymocowana do skanera lub do sztywnego uk\u0142adu\u00a0mocowania.\u00a0W zale\u017cno\u015bci od tego czy oddzia\u0142ywanie na ostrze jest przyci\u0105gaj\u0105ce czy te\u017c odpychaj\u0105ce, d\u017awignia wychyli si\u0119 w stron\u0119 powierzchni b\u0105d\u017a w przeciwnym kierunku.<\/p>\n
Aby otrzyma\u0107 obraz powierzchni, wygi\u0119cie d\u017awigni musi zosta\u0107 wykryte i przekszta\u0142cone na sygna\u0142 elektryczny. Standardowy system detekcji wygi\u0119cia stosowany w AFM wykorzystuje wi\u0105zk\u0119 lasera, kt\u00f3ra odbija si\u0119 od d\u017awigni i trafia do detektora. Nawet ma\u0142e ugi\u0119cie d\u017awigni jest przekszta\u0142cane na mierzalny sygna\u0142 elektryczny. Po\u0142o\u017cenie plamki lasera mierzone jest poprzez por\u00f3wnanie sygna\u0142\u00f3w z r\u00f3\u017cnych cz\u0119\u015bci detektora. Wi\u0119kszo\u015b\u0107 mikroskop\u00f3w si\u0142 atomowych u\u017cywa fotodiody zbudowanej z czterech cz\u0119\u015bci, tak wi\u0119c por\u00f3wnanie sygna\u0142\u00f3w pozycji plamki lasera mo\u017ce by\u0107 obliczone w dw\u00f3ch kierunkach. Ugi\u0119cie pionowe (pomiar si\u0142y oddzia\u0142ywania) mo\u017ce zosta\u0107 oszacowane za pomoc\u0105 por\u00f3wnania sygna\u0142\u00f3w g\u00f3rnej\u201d i \u201edolnej\u201d po\u0142\u00f3wki detektora. Skr\u0119cenie d\u017awigni jest natomiast obliczane za pomoc\u0105 \u201elewej\u201d i \u201eprawej\u201d strony detektora.<\/p>[\/et_pb_text][\/et_pb_column][et_pb_column type=”1_2″ _builder_version=”4.14.1″ _module_preset=”default” global_colors_info=”{}” theme_builder_area=”post_content”][et_pb_divider show_divider=”off” _builder_version=”4.14.1″ _module_preset=”default” custom_margin=”21px||21px||true|false” global_colors_info=”{}” theme_builder_area=”post_content”][\/et_pb_divider][et_pb_image src=”http:\/\/measline.com\/\/wp-content\/uploads\/2021\/12\/xAFM.jpg.pagespeed.ic_.82UEpY281e.jpg” title_text=”xAFM.jpg.pagespeed.ic.82UEpY281e” _builder_version=”4.14.2″ _module_preset=”default” hover_enabled=”0″ global_colors_info=”{}” theme_builder_area=”post_content” sticky_enabled=”0″ align=”center” transform_scale=”144%|144%” custom_margin=”150px||||false|false”][\/et_pb_image][\/et_pb_column][\/et_pb_row][et_pb_row _builder_version=”4.14.1″ _module_preset=”default” custom_margin=”-1px||-1px||false|false” global_colors_info=”{}” theme_builder_area=”post_content”][et_pb_column type=”4_4″ _builder_version=”4.14.1″ _module_preset=”default” global_colors_info=”{}” theme_builder_area=”post_content”][et_pb_text _builder_version=”4.14.2″ _module_preset=”default” custom_margin=”-25px||||false|false” hover_enabled=”0″ global_colors_info=”{}” theme_builder_area=”post_content” sticky_enabled=”0″]
Mikroskopia Si\u0142 Atomowych w szczeg\u00f3lny spos\u00f3b znajduje zastosowanie w badaniach biologicznych, poniewa\u017c pr\u00f3bki mog\u0105 by\u0107 obrazowane w warunkach fizjologicznych. Nie ma potrzeby zabarwiania pr\u00f3bki, jak i r\u00f3wnie\u017c nie jest wymagane, aby przewodzi\u0142a ona pr\u0105d elektryczny. Umo\u017cliwia obrazowanie w wysokiej rozdzielczo\u015bci w buforze fizjologicznym lub medium i w okre\u015blonym\u00a0zakresie temperatur. Mo\u017cliwe jest r\u00f3wnie\u017c obrazowanie pojedynczych moleku\u0142, kom\u00f3rek, bia\u0142ek, lub DNA.<\/p>\n
Kontrast wynikaj\u0105cy ze zmiany si\u0142 pozwala otrzyma\u0107 tr\u00f3jwymiarow\u0105 topografi\u0119 jak r\u00f3wnie\u017c inne informacje takie jak w\u0142a\u015bciwo\u015bci mechaniczne, czy adhezja.<\/p>\n
System detekcji mierzy wychylenie d\u017awigni w momencie w kt\u00f3rym ostrze jest przesuwane po powierzchni przez skaner. Wi\u0119kszo\u015b\u0107 system\u00f3w AFM posiada p\u0119tle sprz\u0119\u017cenia zwrotnego umo\u017cliwiaj\u0105c\u0105 \u00a0utrzymanie sta\u0142ej si\u0142y oddzia\u0142ywania pomi\u0119dzy ostrzem a pr\u00f3bk\u0105 podczas skanowania pozwalaj\u0105c\u00a0tym samym okre\u015bli\u0107\u00a0zmiany w wysoko\u015bci powierzchni. Pocz\u0105tkowa\u00a0warto\u015b\u0107 ugi\u0119cia d\u017awigni jest ustalana a system sprz\u0119\u017cenia zwrotnego dostosowuje jej wysoko\u015b\u0107 w taki spos\u00f3b aby zachowa\u0107 sta\u0142e ugi\u0119cie w trakcie przesuwania ostrza po danej powierzchni. Taki tryb obrazowania nazywamy trybem kontaktowym<\/strong>.<\/p>\n [\/et_pb_text][et_pb_gallery gallery_ids=”560,561,562,563″ show_title_and_caption=”off” zoom_icon_color=”RGBA(255,255,255,0)” hover_overlay_color=”RGBA(255,255,255,0)” _builder_version=”4.14.2″ _module_preset=”default” title_text_color=”RGBA(255,255,255,0)” title_font_size=”0px” pagination_text_align=”right” pagination_font_size=”0px” pagination_letter_spacing=”-1px” background_color=”rgba(0,0,0,0.05)” custom_margin=”0px||0px||false|false” custom_padding=”52px|10px|2px|10px|false|true” hover_enabled=”0″ global_colors_info=”{}” theme_builder_area=”post_content” caption_font_size=”0px” show_pagination=”off” sticky_enabled=”0″][\/et_pb_gallery][et_pb_text _builder_version=”4.14.2″ _module_preset=”default” custom_margin=”0px||0px||true|false” hover_enabled=”0″ global_colors_info=”{}” theme_builder_area=”post_content” sticky_enabled=”0″] <\/p>\n Istniej\u0105 r\u00f3wnie\u017c inne sposoby pomiarowe AFM. W trybach dynamicznych w kt\u00f3rych d\u017awignia wibruje, jej oscylacje mog\u0105 by\u0107 mierzone zamiast statycznego ugi\u0119cia ostrza. Istniej\u0105 r\u00f3\u017cne sposoby wzbudzenia tych oscylacji \u2013 drgania\u00a0d\u017awigni\u00a0mog\u0105 by\u0107 wzbudzane za pomoc\u0105 rezonatora, b\u0105d\u017a te\u017c mo\u017cna wykorzysta\u0107 pole magnetyczne do wzbudzenia drga\u0144 w d\u017awigni pokrytej pow\u0142ok\u0105 ferromagnetyczn\u0105 itd. W \u015brodowisku wodnym, najbardziej powszechn\u0105 technik\u0105 jest wzbudzanie akustyczne drga\u0144 d\u017awigni w\u00a0cieczy. We wszystkich powy\u017cszych przypadkach zar\u00f3wno pomiar oscylacji d\u017awigni i systemy kontrolne mog\u0105 by\u0107 takie same.<\/p>\n W tych trybach dynamicznych mo\u017cna np. utrzymywa\u0107 sta\u0142\u0105\u00a0amplitud\u0119, a \u015brednia wysoko\u015b\u0107 d\u017awigni nad powierzchni\u0105 jest dostosowywana poprzez system sprz\u0119\u017cenia zwrotnego. Mo\u017cna r\u00f3wnie\u017c mierzy\u0107 faz\u0119 pomi\u0119dzy sygna\u0142em wymuszaj\u0105cym\u00a0a drganiami d\u017awigni. Istnieje kilka tryb\u00f3w dynamicznych, zale\u017cnych od oddzia\u0142ywania\u00a0ostrza z powierzchni\u0105.<\/p>\n Tryb semikontaktowy<\/strong> jest szeroko\u00a0stosowany dzi\u0119ki temu, \u017ce \u0142\u0105czy zalety innych tryb\u00f3w. D\u017awignia oscyluje, a ostrze kontaktuje si\u0119 z powierzchni\u0105 pr\u00f3bki w najni\u017cszym punkcie oscylacji (si\u0142y odpychaj\u0105ce).<\/p>\n Si\u0142y boczne\u00a0mog\u0105 by\u0107 o wiele mniejsze\u00a0ni\u017c w przypadku trybu kontaktowego poniewa\u017c proporcja czasu, w kt\u00f3rym ko\u0144c\u00f3wka i pr\u00f3bka s\u0105 w kontakcie jest relatywnie ma\u0142a. Trzeba jednak zaznaczy\u0107, \u017ce si\u0142a normalna pomi\u0119dzy ostrzem i pr\u00f3bk\u0105 mo\u017ce by\u0107 wy\u017csza w momencie kontaktu.<\/p>\n W trybie bezkontaktowym<\/strong> d\u017awignia oscyluje w pobli\u017cu powierzchni, bez jej dotykania. Tryb ten nie jest zbyt szeroko stosowany przez wzgl\u0105d na mo\u017cliwo\u015b\u0107 wej\u015bcia ostrza w kontakt z powierzchni\u0105. Si\u0142y kapilarne sprawiaj\u0105, \u017ce \u00a0ten tryb jest szczeg\u00f3lnie trudno kontrolowany w warunkach atmosferycznych. Trzeba stosowa\u0107 bardzo sztywne d\u017awignie, tak aby si\u0142y przyci\u0105gania nie przewy\u017csza\u0142y\u00a0si\u0142y spr\u0119\u017cysto\u015bci. Trzeba jednak pami\u0119ta\u0107, \u017ce brak oddzia\u0142ywa\u0144 odpychaj\u0105cych pomi\u0119dzy ostrzem a\u00a0pr\u00f3bk\u0105 daje\u00a0najmniejsze zaburzenia pr\u00f3bki.<\/p>\n Istnieje r\u00f3wnie\u017c inny tryb w kt\u00f3rym ostrze w og\u00f3le nie opuszcza powierzchni pr\u00f3bki podczas cyklu oscylacji. Tryb ten jest zwykle nazywany trybem modulacji si\u0142y.<\/p>\n <\/p>\n W trybie kontaktowym ostrze nigdy nie opuszcza powierzchni, wi\u0119c tryb ten mo\u017ce by\u0107 u\u017cyty do obrazowania w du\u017cej rozdzielczo\u015bci, takiej jak semi atomowa rozdzielczo\u015b\u0107 kryszta\u0142k\u00f3w nieorganicznych. Maksymalna si\u0142a pionowa jest kontrolowana, wi\u0119c mo\u017cna ograniczy\u0107 nacisk na pr\u00f3bk\u0119. Si\u0142a lateralna mo\u017ce powodowa\u0107\u00a0problemy podczas gdy ostrze porusza si\u0119 po powierzchni, ale jest cz\u0119sto\u00a0wykorzystywana do cel\u00f3w badawczych. Ugi\u0119cie lateralne mo\u017ce dostarczy\u0107 cennych informacji na temat si\u0142 tarcia pomi\u0119dzy powierzchniami ostrza i pr\u00f3bki. Dzi\u0119ki pomiarowi si\u0142y lateralnej\u00a0mo\u017cna okre\u015bli\u0107\u00a0miejsca o takiej samej wysoko\u015bci, ale r\u00f3\u017cnych w\u0142a\u015bciwo\u015bciach chemicznych. W trybie kontaktowym warto\u015bci\u0105 zadan\u0105 jest ugi\u0119cie d\u017awigni, a wi\u0119c ni\u017csza warto\u015b\u0107 zadana daje mniejsz\u0105 si\u0142\u0119 obrazowania.<\/p>\n W trybie semikontaktowym, ostrze przez wi\u0119kszo\u015b\u0107 czasu cyklu oscylacyjnego nie ma kontaktu z powierzchni\u0105. Si\u0142y lateralne mog\u0105 by\u0107 zatem o wiele mniejsze, a tryb ten mo\u017ce zosta\u0107 u\u017cyty do obrazowania pr\u00f3bek, kt\u00f3rych moleku\u0142y nie s\u0105 mocno przywi\u0105zane do powierzchni, bez ich przesuwania. Rezonans d\u017awigni osi\u0105ga zazwyczaj poziom bliski rezonansowi systemu. Pomaga to otrzyma\u0107 rozs\u0105dn\u0105 amplitud\u0119 drga\u0144 oscylacji i mo\u017ce r\u00f3wnie\u017c dostarcza\u0107 informacji o fazie.<\/p>\n Faza oscylacji d\u017awigni dostarcza z kolei informacje o w\u0142a\u015bciwo\u015bciach pr\u00f3bki, takich jak sztywno\u015b\u0107, informacje mechaniczne, czy adhezja. Cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 rezonansowa d\u017awigni zale\u017cy od jej masy i sta\u0142ej spr\u0119\u017cysto\u015bci; sztywniejsze d\u017awignie maj\u0105 wy\u017csze cz\u0119stotliwo\u015bci rezonansowe.<\/p>\n W trybie semikontaktowym, warto\u015bci\u0105 zadan\u0105 jest amplituda drga\u0144, wi\u0119c wy\u017csza warto\u015b\u0107 zadana oznacza mniejsze t\u0142umienie przez pr\u00f3bk\u0119, co skutkuje zmniejszeniem si\u0142y obrazuj\u0105cej.<\/p>[\/et_pb_text][\/et_pb_column][\/et_pb_row][et_pb_row _builder_version=”4.14.2″ _module_preset=”default” theme_builder_area=”post_content” column_structure=”1_2,1_2″][et_pb_column _builder_version=”4.14.2″ _module_preset=”default” type=”1_2″ theme_builder_area=”post_content”][et_pb_image _builder_version=”4.14.2″ _module_preset=”default” theme_builder_area=”post_content” hover_enabled=”0″ sticky_enabled=”0″ title_text=”xwykres.jpg.pagespeed.ic.txyWr4j_Ja” src=”http:\/\/measline.com\/\/wp-content\/uploads\/2021\/12\/xwykres.jpg.pagespeed.ic_.txyWr4j_Ja.jpg” align=”center”][\/et_pb_image][\/et_pb_column][et_pb_column _builder_version=”4.14.2″ _module_preset=”default” type=”1_2″ theme_builder_area=”post_content”][et_pb_image _builder_version=”4.14.2″ _module_preset=”default” theme_builder_area=”post_content” hover_enabled=”0″ sticky_enabled=”0″ title_text=”xsprezystosc.jpg.pagespeed.ic.47XWw2t2Oi” src=”http:\/\/measline.com\/\/wp-content\/uploads\/2021\/12\/xsprezystosc.jpg.pagespeed.ic_.47XWw2t2Oi.jpg” align=”center”][\/et_pb_image][\/et_pb_column][\/et_pb_row][et_pb_row _builder_version=”4.14.2″ _module_preset=”default” theme_builder_area=”post_content”][et_pb_column _builder_version=”4.14.2″ _module_preset=”default” type=”4_4″ theme_builder_area=”post_content”][et_pb_text _builder_version=”4.14.2″ _module_preset=”default” theme_builder_area=”post_content” hover_enabled=”0″ sticky_enabled=”0″] D\u017awignia i sta\u0142a spr\u0119\u017cysto\u015bci<\/strong><\/p>\n R\u00f3\u017cne tryby obrazowania maj\u0105 tendencj\u0119 do u\u017cywania d\u017awigni\u00a0o r\u00f3\u017cnych w\u0142a\u015bciwo\u015bciach. W trybie kontaktowym, odchylenie d\u017awigni jest kontrolowane podczas gdy ostrze skanuje powierzchni\u0119 pr\u00f3bki. Bardziej elastyczna d\u017awignia oznacza, \u017ce mniejsza si\u0142a daje takie same ugi\u0119cie. Cz\u0119sto mniejsze si\u0142y daj\u0105 lepsze obrazowanie, tak wi\u0119c najbardziej elastyczne d\u017awignie s\u0105 powszechnie stosowane do obrazowania trybie kontaktowym.<\/p>\n Wiele dost\u0119pnych d\u017awigni posiada sta\u0142\u0105 spr\u0119\u017cysto\u015bci (k) poni\u017cej 0,5N\/m. Sztywniejsze d\u017awignie s\u0105 zazwyczaj stosowane w trybach semikontaktowych (szczeg\u00f3lnie w powietrzu). Maj\u0105 one zazwyczaj cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 rezonansow\u0105 na poziomie 200 \u2013 400 kHz, i sta\u0142\u0105 spr\u0119\u017cysto\u015bci wi\u0119ksz\u0105 ni\u017c 10N\/m. Dzi\u0119ki wy\u017cszej sztywno\u015bci osi\u0105gamy bardziej stabilne obrazowanie w powietrzu, poniewa\u017c d\u017awignia jest w stanie uwolni\u0107 si\u0119 od si\u0142 kapilarnych gdy dotyka pr\u00f3bki. Warto r\u00f3wnie\u017c zaznaczy\u0107, \u017ce ze wzgl\u0119du na bardzo ma\u0142e warto\u015bci odkszta\u0142cenia podczas\u00a0dok\u0142adnego\u00a0obrazowania, bardziej sztywne d\u017awignie nie uszkadzaj\u0105 powierzchni.<\/p>\n W przypadku trybu obrazowania semikontaktowego w cieczach, si\u0142y kapilarne nie stanowi\u0105 \u017cadnego problemu, wi\u0119c cz\u0119\u015bciej stosowane s\u0105 bardziej elastyczne d\u017awignie.<\/p>\n D\u017awignie \u201etrybu kontaktowego\u201d s\u0105 cz\u0119\u015bciej u\u017cywane do trybu semikontaktowego w cieczach.\u00a0Cz\u0119stotliwo\u015bci rezonansowe s\u0105 znacznie ni\u017csze, a t\u0142umienie cieczy wok\u00f3\u0142 d\u017awigni ma silny wp\u0142yw na cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 rezonansow\u0105.<\/p>\n Sta\u0142a spr\u0119\u017cysto\u015bci d\u017awigni mo\u017ce by\u0107 okre\u015blona z jej geometrii oraz w\u0142a\u015bciwo\u015bci materia\u0142u z kt\u00f3rego jest wykonana. Sta\u0142a spr\u0119\u017cysto\u015bci zale\u017cy w znacznym stopniu od grubo\u015bci d\u017awigni, kt\u00f3r\u0105 niestety ci\u0119\u017cko jest dok\u0142adnie zmierzy\u0107. Je\u015bli mamy dost\u0119pn\u0105 dodatkow\u0105 i skalibrowan\u0105 d\u017awigni\u0119, to mo\u017cemy przycisn\u0105\u0107 jedn\u0105 d\u017awigni\u0119 do drugiej i por\u00f3wna\u0107 odkszta\u0142cenia i dzi\u0119ki temu okre\u015bli\u0107 nieznan\u0105 si\u0142\u0119 spr\u0119\u017cysto\u015bci.<\/p>\n W przypadku gdy mamy do czynienia z elastyczn\u0105 d\u017awigni\u0105, aby obliczy\u0107 jej si\u0142\u0119 spr\u0119\u017cysto\u015bci nale\u017cy dokona\u0107 pomiaru szumu termicznego. Metoda ta nie wymaga dodatkowych urz\u0105dze\u0144 i co najwa\u017cniejsze: podczas pomiaru nie uszkadzamy d\u017awigni.<\/p>[\/et_pb_text][et_pb_gallery _builder_version=”4.14.2″ _module_preset=”default” theme_builder_area=”post_content” background_color=”rgba(0,0,0,0.05)” custom_margin=”0px||0px||false|false” custom_padding=”20px|30px|0px|30px|false|true” show_title_and_caption=”off” gallery_ids=”566,567,568,569,570,571,572,573,574,575,576,577,578,579,580″ hover_enabled=”0″ sticky_enabled=”0″][\/et_pb_gallery][\/et_pb_column][\/et_pb_row][\/et_pb_section]\n\n\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Mikroskopia Si\u0142 AtomowychWprowadzenie do Mikroskopii Si\u0142 Atomowych Mikroskopy si\u0142 atomowych (AFM) nale\u017c\u0105 do rodziny mikroskop\u00f3w ze skanuj\u0105c\u0105 sond\u0105 i s\u0105 szeroko wykorzystywane w zastosowaniach zar\u00f3wno materia\u0142owych jak i biologicznych. AFM wykorzystuje elastyczn\u0105 d\u017awigni\u0119 do pomiar\u00f3w si\u0142y pomi\u0119dzy ostrzem a pr\u00f3bk\u0105. Podstawow\u0105 zasad\u0105 dzia\u0142ania AFM jest zamiana lokalnych si\u0142 odpychaj\u0105cych i przyci\u0105gaj\u0105cych na ugi\u0119cie lub odchylenie […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"parent":605,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_et_pb_use_builder":"on","_et_pb_old_content":"","_et_gb_content_width":"","footnotes":""},"class_list":["post-556","page","type-page","status-publish","hentry"],"yoast_head":"\nTryby obrazowania w praktyce.<\/h4>\n