主题：【求助】請問AFM探针在不同條件下的選擇的一些問題

一下子提这么多问题，学习很用心嘛。
关于你说的问题，大致如下：
目前的探针，根据材质来分，可以分为两类：
氮化硅的和硅的。
氮化硅针尖基本上都是接触模式的，这由其材料和制备工艺所决定的。
氮化硅针尖是用沉积的方法在硅基底上成型的。
正因为基底是硅，所以沉积的氮化硅不能太厚，太厚会的话会存在过大的应力。所以氮化硅针尖都是很软的，适合用于接触模式。

更普遍的则是硅针尖。因为电子工业的发展，硅的加工工艺的成熟，
使得制备硅针尖成为一种更便捷，更经济的方法。
硅针尖既有接触模式的，也有轻敲模式的。
观察其悬臂长而软的用于接触模式，短而硬的用于轻敲模式。


根据形状来分，可分为一字型的和三角形的。
一字型的由于其形状简单，制备工艺也相对简单，所以更为常见，
三角形的相对而言，
一方面由于反射激光的面积增加，
所以在某些情况下是有利于提高信噪比的(通常情况下没啥影响)，
另一方面，由于其是由两个悬臂组合成一个三角形，
所以从力学角度而言，更加稳定，可以有效的消除侧向力对测量的影响。

最后关于在液体和空气中测量的问题：
对接触模式而言，针尖选择没啥区别，即都用同样的接触针尖就可以。
对轻敲模式而言，有少许的区别。
轻敲模式最重要的就是共振频率的选择，
在液体中和空气中的振动方式不一样，
通常情况下，在空气中时是由振源带动悬臂做受迫振动，
工作时的共振频率由悬臂的共振频率所决定。
在液体中是，是由振源带动整个液体池做受迫振动（MAC模式除外）。
工作时的共振频率由液体池系统所决定。
液体池的共振频率一般都在10Khz-50Khz（大致的数据，非确切的，没逐一核实过）范围以内。

所以在做液相轻敲模式的时候，需要选择共振频率与液体池共振频率相当的悬臂。
即选择标称的共振频率10-50Khz的针尖？
No！！！
因为在液体中的阻尼与在空气中不同，针尖在液体时，共振频率会下降。
而针尖的标称共振频率是指其在空气中的共振频率。
所以须选择共振频率大于液体池共振频率的针尖，小于
有些针尖厂商有专门的用于液体轻敲模式的针尖，
共振频率大致在50-80Khz。

一般情况下，其实也可以直接用普通轻敲针尖来做液相的。
最好选用共振频率较低的轻敲针尖。

普通轻敲针尖的共振频率大致在100-400Khz范围内。


有啥不妥的地方，请多指正哈。

原文由 chi76622 发表:
大家好，因為我是AFM的新手，有一些問題不是很了解，感覺我找資料的方向好像不太對，可能很多經典的paper我都不曉得...，所以一直找不到我要的答案，所以想來向各位請益。

這次我的問題圍繞在選擇探針上。

請問在不同模式、in air和inliquid下(就是contact mode in air，contact mode in liquid，tapping mode in air，tapping mode in liquid，跟non contact mode)究竟要如何選擇針呢?主要我想了解的是spring constant跟共振頻率範圍的選擇，另外如果有材料(Si跟Silicon Nitride)、長度的選擇方式的話就更好了

大體而言，我知道contact mode in air的探針較tapping mode in air的探針軟，我看到的資料contact的探針spring constant通常小於1N/m ，那tapping mode in air跟noncontact mode的探針tapping mode in air的範圍呢?

contact mode分別在air跟liquid下的探針，需要用不同spring constant嗎?是不是liquid下的比較軟?

另外，為什麼tapping mode in liquid需要比較軟的針?

最後就是，想請教大家v-shaped的針跟一般單臂的針的比較，他的差異性是在哪裡?

呵呵，不愧是专家。液体中轻敲模式，简单选择针尖方法：选择氮化硅针尖！（即用空气中contact探针做液体环境下的轻敲模式）

过奖，过奖，大侠是前辈高人，一语中的。

原文由 ssh110 发表:
呵呵，不愧是专家。液体中轻敲模式，简单选择针尖方法：选择氮化硅针尖！（即用空气中contact探针做液体环境下的轻敲模式）

謝謝您呀!
真的學習到好多，茅塞頓開了呢!
AFM真的是一門廣大的學問啊~

原文由 hitttr 发表:
一下子提这么多问题，学习很用心嘛。
关于你说的问题，大致如下：
目前的探针，根据材质来分，可以分为两类：
氮化硅的和硅的。
氮化硅针尖基本上都是接触模式的，这由其材料和制备工艺所决定的。
氮化硅针尖是用沉积的方法在硅基底上成型的。
正因为基底是硅，所以沉积的氮化硅不能太厚，太厚会的话会存在过大的应力。所以氮化硅针尖都是很软的，适合用于接触模式。

更普遍的则是硅针尖。因为电子工业的发展，硅的加工工艺的成熟，
使得制备硅针尖成为一种更便捷，更经济的方法。
硅针尖既有接触模式的，也有轻敲模式的。
观察其悬臂长而软的用于接触模式，短而硬的用于轻敲模式。


根据形状来分，可分为一字型的和三角形的。
一字型的由于其形状简单，制备工艺也相对简单，所以更为常见，
三角形的相对而言，
一方面由于反射激光的面积增加，
所以在某些情况下是有利于提高信噪比的(通常情况下没啥影响)，
另一方面，由于其是由两个悬臂组合成一个三角形，
所以从力学角度而言，更加稳定，可以有效的消除侧向力对测量的影响。

最后关于在液体和空气中测量的问题：
对接触模式而言，针尖选择没啥区别，即都用同样的接触针尖就可以。
对轻敲模式而言，有少许的区别。
轻敲模式最重要的就是共振频率的选择，
在液体中和空气中的振动方式不一样，
通常情况下，在空气中时是由振源带动悬臂做受迫振动，
工作时的共振频率由悬臂的共振频率所决定。
在液体中是，是由振源带动整个液体池做受迫振动（MAC模式除外）。
工作时的共振频率由液体池系统所决定。
液体池的共振频率一般都在10Khz-50Khz（大致的数据，非确切的，没逐一核实过）范围以内。

所以在做液相轻敲模式的时候，需要选择共振频率与液体池共振频率相当的悬臂。
即选择标称的共振频率10-50Khz的针尖？
No！！！
因为在液体中的阻尼与在空气中不同，针尖在液体时，共振频率会下降。
而针尖的标称共振频率是指其在空气中的共振频率。
所以须选择共振频率大于液体池共振频率的针尖，小于
有些针尖厂商有专门的用于液体轻敲模式的针尖，
共振频率大致在50-80Khz。

一般情况下，其实也可以直接用普通轻敲针尖来做液相的。
最好选用共振频率较低的轻敲针尖。

普通轻敲针尖的共振频率大致在100-400Khz范围内。


有啥不妥的地方，请多指正哈。

原文由 chi76622 发表:
大家好，因為我是AFM的新手，有一些問題不是很了解，感覺我找資料的方向好像不太對，可能很多經典的paper我都不曉得...，所以一直找不到我要的答案，所以想來向各位請益。

這次我的問題圍繞在選擇探針上。

請問在不同模式、in air和inliquid下(就是contact mode in air，contact mode in liquid，tapping mode in air，tapping mode in liquid，跟non contact mode)究竟要如何選擇針呢?主要我想了解的是spring constant跟共振頻率範圍的選擇，另外如果有材料(Si跟Silicon Nitride)、長度的選擇方式的話就更好了

大體而言，我知道contact mode in air的探針較tapping mode in air的探針軟，我看到的資料contact的探針spring constant通常小於1N/m ，那tapping mode in air跟noncontact mode的探針tapping mode in air的範圍呢?

contact mode分別在air跟liquid下的探針，需要用不同spring constant嗎?是不是liquid下的比較軟?

另外，為什麼tapping mode in liquid需要比較軟的針?

最後就是，想請教大家v-shaped的針跟一般單臂的針的比較，他的差異性是在哪裡?

呵呵，客气个啥呀。
大家一起学习，一起进步哈。

原文由 chi76622 发表:
謝謝您呀!
真的學習到好多，茅塞頓開了呢!
AFM真的是一門廣大的學問啊~

大神您好，我也是个新手，最近在准备实验的过程中遇到了探针选择的问题，向您请教，具体如下：

最近在做一个测量弹性系数的实验，需要用到原子力显微镜的接触模式，同时对探针的弹性系数要求比较大，约为1~5N/m。接触式探针的弹性系数一般小于1N/m，不能满足实验要求，请问弹性系数较大的轻敲式探针可以用于AFM的接触模式吗？

    另外，厂家提供的探针弹性系数为一个范围值，需要怎样测定探针的准确弹性系数，可以用共振法测得共振频率，再结合探针的外形尺寸来测得弹性系数吗？

原文由 hitttr(hitttr) 发表:
一下子提这么多问题，学习很用心嘛。
关于你说的问题，大致如下：
目前的探针，根据材质来分，可以分为两类：
氮化硅的和硅的。
氮化硅针尖基本上都是接触模式的，这由其材料和制备工艺所决定的。
氮化硅针尖是用沉积的方法在硅基底上成型的。
正因为基底是硅，所以沉积的氮化硅不能太厚，太厚会的话会存在过大的应力。所以氮化硅针尖都是很软的，适合用于接触模式。

更普遍的则是硅针尖。因为电子工业的发展，硅的加工工艺的成熟，
使得制备硅针尖成为一种更便捷，更经济的方法。
硅针尖既有接触模式的，也有轻敲模式的。
观察其悬臂长而软的用于接触模式，短而硬的用于轻敲模式。

根据形状来分，可分为一字型的和三角形的。
一字型的由于其形状简单，制备工艺也相对简单，所以更为常见，
三角形的相对而言，
一方面由于反射激光的面积增加，
所以在某些情况下是有利于提高信噪比的(通常情况下没啥影响)，
另一方面，由于其是由两个悬臂组合成一个三角形，
所以从力学角度而言，更加稳定，可以有效的消除侧向力对测量的影响。

最后关于在液体和空气中测量的问题：
对接触模式而言，针尖选择没啥区别，即都用同样的接触针尖就可以。
对轻敲模式而言，有少许的区别。
轻敲模式最重要的就是共振频率的选择，
在液体中和空气中的振动方式不一样，
通常情况下，在空气中时是由振源带动悬臂做受迫振动，
工作时的共振频率由悬臂的共振频率所决定。
在液体中是，是由振源带动整个液体池做受迫振动（MAC模式除外）。
工作时的共振频率由液体池系统所决定。
液体池的共振频率一般都在10Khz-50Khz（大致的数据，非确切的，没逐一核实过）范围以内。

所以在做液相轻敲模式的时候，需要选择共振频率与液体池共振频率相当的悬臂。
即选择标称的共振频率10-50Khz的针尖？
No！！！
因为在液体中的阻尼与在空气中不同，针尖在液体时，共振频率会下降。
而针尖的标称共振频率是指其在空气中的共振频率。
所以须选择共振频率大于液体池共振频率的针尖，小于
有些针尖厂商有专门的用于液体轻敲模式的针尖，
共振频率大致在50-80Khz。

一般情况下，其实也可以直接用普通轻敲针尖来做液相的。
最好选用共振频率较低的轻敲针尖。

普通轻敲针尖的共振频率大致在100-400Khz范围内。

有啥不妥的地方，请多指正哈。

原文由 chi76622 发表:
大家好，因為我是AFM的新手，有一些問題不是很了解，感覺我找資料的方向好像不太對，可能很多經典的paper我都不曉得...，所以一直找不到我要的答案，所以想來向各位請益。

這次我的問題圍繞在選擇探針上。

請問在不同模式、in air和inliquid下(就是contact mode in air，contact mode in liquid，tapping mode in air，tapping mode in liquid，跟non contact mode)究竟要如何選擇針呢?主要我想了解的是spring constant跟共振頻率範圍的選擇，另外如果有材料(Si跟Silicon Nitride)、長度的選擇方式的話就更好了

大體而言，我知道contact mode in air的探針較tapping mode in air的探針軟，我看到的資料contact的探針spring constant通常小於1N/m ，那tapping mode in air跟noncontact mode的探針tapping mode in air的範圍呢?

contact mode分別在air跟liquid下的探針，需要用不同spring constant嗎?是不是liquid下的比較軟?

另外，為什麼tapping mode in liquid需要比較軟的針?

最後就是，想請教大家v-shaped的針跟一般單臂的針的比較，他的差異性是在哪裡?

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