静电力显微镜

✍ dations ◷ 2025-04-06 01:10:35 #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

  • 种加词种加词(英文:specific epithet),又称种小名,指双名法中物种名的第二部分,另一部分为属名。在植物学名命名法中,“种名”指的是物种的完整学名,而在动物学名命名法中,“种名”既可以指
  • 混合物混合物(mixture)是由两种至多种不同的纯净物(单质或化合物)没有经化学合成而混合成的体系,例如溶液、胶体、浊液等。混合物无法用化学式表达。混合物因为是由多种纯物质经由物理
  • 判例判决先例(英语:precedent、或英语:authority;又称判例、先例、前例),在普通法体系下指的是根据先前的法律案件(legal case)而建立起的法律原则或规范。遵循先例(拉丁语:Stare decisis)
  • 指标犬指标犬(又称指示犬),是一种中大型的犬种。最初起源于英国,属于猎犬的一种。指标犬的被毛一般偏短、紧密、光滑、并具有光泽。他们的被毛通常是白色,并且有着深棕色、红棕色、浅褐
  • 季风槽季风槽(英语:Monsoon trough),气象学名词,是热带幅合带的一部分,由跨赤道季风与偏东信风的幅合产生。季风槽中一般有降雨天气,亦不时有热带气旋在其中生成。
  • Indiana University-Purdue University Indianapolis印第安纳大学与普渡大学印第安纳波利斯联合分校(英文:Indiana University-Purdue University Indianapolis,简称IUPUI)又译印第安那波利斯普渡大学、印地安那大学-普度大学印地
  • 南湾街道南湾街道,是中华人民共和国广东省深圳市龙岗区下辖的一个乡镇级行政单位,2006年4月由布吉街道析置。名称由街道内的两个主要地名——南岭村和沙湾各取一字而来。南湾街道下辖
  • 少林传人《少林传人》(英文:Shaolin Prince)是1983年邵氏出品,著名武术指导唐佳的导演处女作,也是他一生中仅有的三部导演作品之一,狄龙、尔冬升、白彪主演,黄培基、元彬、元华、李海生、江
  • 艾佛瑞·纽曼最佳原创音乐 1938 《亚历山大的爵士乐队》 1940 《叮砰巷》 1943 《圣女之歌》 1947 《Mother Wore Tights》 1952 《一支歌在我心头》 1953 《风流贵妇》 1955 《生死恋》
  • 奎文区奎文区是山东省潍坊市下辖的一个市辖区。下辖9个街道: