静电力显微镜

✍ dations ◷ 2025-07-06 08:44:36 #显微镜,纳米技术,表面分析技术

静电力显微镜(英语:Electrostatic Force Microscopy,简称EFM)是一种利用测量探针与样品的静电相互作用,来表征样品表面静电势能,电荷分布以及电荷输运的扫描探针显微镜。

静电力显微镜的工作原理与原子力显微镜类似。关键部分都是由悬臂梁组成的探针。但与原子力显微镜测量探针与样品的范德华力不同,静电力显微镜通过测量两者的库仑相互作用来实现样品成像。工作时,探针与样品之间被加上工作电压,悬臂梁探针受静电力的作用,在样品表面震荡,但不接触样品表面。范德华力随着原子间距离 r {\displaystyle r} 1 / r 6 {\displaystyle 1/r^{6}} 衰减,因而原子力显微镜必须保证探针与样品表面几乎接触。相比之下,随 1 / r 2 {\displaystyle 1/r^{2}} 衰减的库仑力较为长程,通常探针与样品表面的工作距离为100纳米。假设样品与探针之间的电压为 Δ V {\displaystyle \Delta V} ,等效电容为 C {\displaystyle C} ,那么系统的总能量为: U = 1 2 C Δ V 2 {\displaystyle U=-{\frac {1}{2}}C\Delta V^{2}}

z {\displaystyle z} 来代表样品表面的法线方向,则探针所受的静电力可以表示为:

F e l e c t r o s t a t i c = 1 2 C z Δ V 2 {\displaystyle F_{electrostatic}={\frac {1}{2}}{\frac {\partial C}{\partial z}}\Delta V^{2}}

与原子力显微镜相同,静电力显微镜也可以在液体环境中工作。

在实际操作中,由于探针与样品之间既有范德华力,又有库仑力。即使选用较大的工作距离,有时仍不能完全忽略原子力存在。目前通常的解决方法是将探针与样品之间的直流电压改为交流信号。最后,在处理信号时,只处理相关频率的交流信号,就可以将范德华力的影响排除在外。

相关

  • 风险管理风险管理(risk management)是一个管理过程,包括对风险的定义、测量、评估和发展因应风险的策略。目的是将可避免的风险、成本及损失极小化。理想的风险管理,事先已排定优先次序,
  • 创造性创造性可以指:
  • 社会语言学社会语言学(sociolinguistics)是语言学的一门分支学科。社会语言学主要研究社会的各层面(包含文化准则、社会规范或对话情境)对语言运用的影响以及语言对社会的影响。社会语言学
  • 无尾目无尾目(学名:Anura)是两生纲的一个目,其下生物即蛙或蟾。该目的生物成体基本无尾,卵一般产于水中,孵化成蝌蚪,用鳃呼吸,经过变态,成体主要用肺呼吸,但多数皮肤也有部分呼吸功能。无尾
  • 摩尔曼斯克摩尔曼斯克 (俄语:Мурманск),位于俄罗斯最西北部,是摩尔曼斯克州首府,离挪威及芬兰不远,人口295,374(2018年)。是北极圈内最大的城市。由于洋流的关系,所以港口终年不冻,所以
  • 马尔萨斯灾难马尔萨斯灾难,也称马尔萨斯陷阱,由托马斯·罗伯特·马尔萨斯 (英语 :Thomas Robert Malthus ) 提出,主要指不断增长的人口早晚会导致粮食供不应求。马尔萨斯1798年在其《人口论
  • 信徒信徒是对一种事物的崇拜和遵从的行为。信徒有宗教上的,有政治理论上的,有对某种理念、传说或神迹的。但是信徒的普遍的意思是信仰某一宗教的人的称呼。
  • 太阳周期表这是从1755年开始追踪的太阳周期(或是太阳黑子周期) :注:新周期的开始是以极小期为起算的时间点太阳活动 · 太阳天文学 · 太阳发电机 · 太阳望远镜 · 日食 · 太阳光
  • 阎锡山故居坐标:25°08′03″N 121°33′30″E / 25.1340458°N 121.5582807°E / 25.1340458; 121.5582807阎锡山故居位于台北市士林区,永公路245巷34弄273、277号。2004年10月7日经台
  • 普洱市普洱市,旧称思茅,是中华人民共和国云南省下辖的地级市,位于云南省南部。市境东邻红河州、玉溪市,北界楚雄州、大理州,西连临沧市,西南与缅甸毗邻,南面与西双版纳州和老挝、越南两国