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磁力顯微鏡/靜電力顯微鏡(MFM/EFM)

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磁力顯微鏡MFM/靜電力顯微鏡EFM  掃描探針顯微鏡(SPM)不僅可以獲得樣品的表面形貌,借助特殊的探針和檢測(cè)技術(shù),還可用以分析與作用力相關(guān)的樣品表面性質(zhì)

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磁力顯微鏡MFM/靜電力顯微鏡EFM

 

掃描探針顯微鏡(SPM)不僅可以獲得樣品的表面形貌,借助特殊的探針和檢測(cè)技術(shù),還可用以分析與作用力相關(guān)的樣品表面性質(zhì)。CSPM5500磁力顯微鏡(MFM)可以檢測(cè)樣品表面的磁疇分布,用于各種磁性材料的分析和測(cè)試;CSPM5500靜電力顯微鏡(EFM)可以檢測(cè)樣品的表面電勢(shì)、電場(chǎng)分布、薄膜的介電常數(shù)和沉積電荷等信息。

 

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CSPM5500磁力/靜電力顯微鏡(MFM/EFM)原理圖

磁力顯微鏡(MFM)采用磁性探針對(duì)樣品表面掃描檢測(cè),檢測(cè)時(shí),對(duì)樣品表面的每一行都進(jìn)行兩次掃描:次掃描采用輕敲模式,得到樣品在這一行的高低起伏并記錄下來(lái);然后采用抬起模式,讓磁性探針抬起一定的高度(通常為10~200nm),并按樣品表面起伏軌跡進(jìn)行第二次掃描,由于探針被抬起且按樣品表面起伏軌跡掃描,故第二次掃描過(guò)程中針尖不接觸樣品表面(不存在針尖與樣品間原子的短程斥力)且與其保持恒定距離(消除了樣品表面形貌的影響),磁性探針因受到的長(zhǎng)程磁力的作用而引起的振幅和相位變化,因此,將第二次掃描中探針的振幅和相位變化記錄下來(lái),就能得到樣品表面漏磁場(chǎng)的精細(xì)梯度,從而得到樣品的磁疇結(jié)構(gòu)。一般而言,相對(duì)于磁性探針的振幅,其振動(dòng)相位對(duì)樣品表面磁場(chǎng)變化更敏感,因此,相移成像技術(shù)是磁力顯微鏡的重要方法,其結(jié)果的分辨率更高、細(xì)節(jié)也更豐富。

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抬起模式的原理如下:

1. 在樣品表面掃描,得到樣品的表面形貌信息,這個(gè)過(guò)程與在輕敲模式中成像一樣;
2. 探針回到當(dāng)前行掃描的開(kāi)始點(diǎn),增加探針與樣品之間的距離(即抬起一定的高度),根據(jù)次掃描得到的樣品形貌,始終保持探針與樣品之間的距離,進(jìn)行第二次掃描。在這個(gè)階段,可以通過(guò)探針懸臂振動(dòng)的振幅和相位的變化,得到相應(yīng)的長(zhǎng)程力的圖像;
3. 在抬起模式中,必須根據(jù)所要測(cè)量的力的性質(zhì)選擇相應(yīng)的探針。

與其他磁成像技術(shù)比較,磁力顯微鏡(FMF)具有分辨率高、可在大氣中工作、不破壞樣品而且不需要特殊的樣品制備等優(yōu)點(diǎn)。

靜電力顯微鏡(EFM)和磁力顯微鏡(MFM)原理相似,它采用導(dǎo)電探針以抬起模式進(jìn)行掃描。

由于樣品上方的電場(chǎng)梯度的存在,探針與樣品表面電場(chǎng)之間的靜電力會(huì)引起探針微懸臂共振頻率的變化,從而導(dǎo)致其振幅和相位的變化。

 

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