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力调制模式

力调制模式

力调制模式(Force Modulation Mode, FMM)是原子力显微镜(AFM)的一种扩展成像模式,主要用于在获取样品表面形貌的同时,原位、同步地测量其局部力学性质(如刚度或弹性模量)。


工作原理

在接触模式(Contact Mode)下,探针与样品表面保持持续接触。

在探针的垂直方向(即z轴方向)叠加一个小振幅、高频的正弦激励(调制频率通常远高于扫描速度和反馈系统响应速度)。

探针在该调制激励下做垂直微振动,但由于与样品接触,样品会对探针施加反作用力,抑制其振动。

刚性区域对探针振动的阻力更大,导致微悬臂的弯曲幅度变化更明显;而柔性区域则因更容易发生形变,对探针的阻力较小,弯曲幅度变化也较小。

通过检测微悬臂振动的交流分量(AC成分),可反映样品局部的刚度差异;同时保留直流分量(DC成分)用于获取形貌信息。

最终,形貌图与刚度分布图可同步采集、实时成像。


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