माइक्रोस्कोप एएफएम कार्य सिद्धांत के तीन ऑपरेशन मोड की तुलना
संपर्क मोड
संपर्क मोड में, टिप हमेशा नमूने के साथ हल्के संपर्क में रहती है, निरंतर ऊंचाई या निरंतर बल मोड में स्कैनिंग करती है। स्कैनिंग के दौरान, टिप नमूना सतह पर फिसलती है। आमतौर पर, संपर्क मोड स्थिर, उच्च-रिज़ॉल्यूशन छवियां उत्पन्न करता है।
संपर्क मोड में, यदि नरम नमूना स्कैन किया जाता है, तो सुई की नोक के सीधे संपर्क के कारण नमूना सतह क्षतिग्रस्त हो सकती है। यदि नमूने की सुरक्षा के लिए स्कैनिंग के दौरान नमूने और टिप के बीच का बल कमजोर हो जाता है, तो छवि विकृत हो सकती है या कलाकृतियाँ प्राप्त हो सकती हैं। साथ ही, सतह की केशिका क्रिया से विभेदन भी कम हो जाएगा। इसलिए, संपर्क मोड आम तौर पर जैविक मैक्रोमोलेक्यूल्स, कम लोचदार मापांक वाले नमूनों और उन नमूनों का अध्ययन करने के लिए उपयुक्त नहीं है जिन्हें स्थानांतरित करना और विकृत करना आसान है।
संपर्क रहित मोड
गैर-संपर्क मोड में, टिप नमूना सतह के ऊपर कंपन करती है, कभी भी नमूने के संपर्क में नहीं आती है, और जांच मॉनिटर चित्रित नमूने पर वैन डेर वाल्स और इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों जैसे गैर-विनाशकारी लंबी दूरी की ताकतों का पता लगाता है। यद्यपि यह मोड माइक्रोस्कोप की संवेदनशीलता को बढ़ाता है, जब सुई की नोक और नमूने के बीच की दूरी लंबी होती है, तो संपर्क मोड और टैप मोड की तुलना में रिज़ॉल्यूशन कम होता है, और इमेजिंग अस्थिर होती है और ऑपरेशन अपेक्षाकृत कठिन होता है। तरल में इमेजिंग का जीव विज्ञान में अपेक्षाकृत कम अनुप्रयोग है।
मोड टैप करें
टैपिंग मोड में, ब्रैकट को अपनी गुंजयमान आवृत्ति के पास कंपन करने के लिए मजबूर किया जाता है, और दोलन टिप धीरे से नमूने की सतह को टैप करता है, जिससे नमूने के साथ रुक-रुक कर संपर्क होता है, इसलिए इसे आंतरायिक संपर्क मोड भी कहा जाता है। टैपिंग मोड के कारण, टिप को नमूने से चिपकने से बचाना संभव है, और स्कैनिंग के दौरान नमूने को लगभग कोई नुकसान नहीं होता है। जब टैपिंग मोड की नोक सतह को छूती है, तो यह टिप के पर्याप्त आयाम प्रदान करके टिप और नमूने के बीच चिपकने वाले बल को दूर कर सकती है। साथ ही, चूंकि अभिनय बल ऊर्ध्वाधर है, सतह सामग्री पार्श्व घर्षण, संपीड़न और कतरनी बलों से कम प्रभावित होती है। गैर-संपर्क मोड की तुलना में टैपिंग मोड का एक अन्य लाभ बड़ी और रैखिक कार्य सीमा है, जो ऊर्ध्वाधर प्रतिक्रिया प्रणाली को नमूना माप के लिए अत्यधिक स्थिर और दोहराने योग्य बनाती है।
टैपिंग मोड एएफएम वायुमंडलीय और तरल दोनों वातावरणों में प्राप्त करने योग्य है। वायुमंडलीय वातावरण में, जब सुई की नोक नमूने के संपर्क में नहीं होती है, तो माइक्रोकैंटिलीवर अधिकतम आयाम के साथ स्वतंत्र रूप से दोलन करता है; जब सुई की नोक नमूना सतह के संपर्क में होती है, हालांकि पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक शीट माइक्रोकैंटिलीवर को उसी ऊर्जा के साथ दोलन करने के लिए उत्तेजित करती है, स्टेरिक बाधा माइक्रोकैंटिलीवर को बनाती है। ब्रैकट का आयाम कम हो जाता है, फीडबैक सिस्टम ब्रैकट के आयाम को नियंत्रित करता है स्थिर रहें, और सुई की नोक आकार की जानकारी प्राप्त करने के लिए ऊपर और नीचे जाने के लिए नमूना सतह के उतार-चढ़ाव का अनुसरण करती है। टैपिंग मोड तरल में ऑपरेशन के लिए भी उपयुक्त है, और तरल के भिगोने के प्रभाव के कारण, सुई की नोक और नमूने के बीच कतरनी बल छोटा होता है, और नमूने को नुकसान कम होता है, इसलिए टैपिंग मोड इमेजिंग में तरल सक्रिय जैविक नमूनों पर ऑन-साइट परीक्षण, समाधान प्रतिक्रियाओं की ऑन-साइट ट्रैकिंग आदि किया जा सकता है।
पार्श्व बल मोड
लेटरल फोर्स माइक्रोस्कोपी (एलएफएम) संपर्क मोड में एएफएम के समान ही काम करता है। जब माइक्रो-कैंटिलीवर नमूने के ऊपर स्कैन करता है, तो टिप और नमूना सतह के बीच की बातचीत के कारण, ब्रैकट झूलता है, और विरूपण की लगभग दो दिशाएँ होती हैं: ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज। आम तौर पर, लेजर स्थिति डिटेक्टर द्वारा पता चला ऊर्ध्वाधर दिशा में परिवर्तन नमूना सतह के आकार को दर्शाता है, और क्षैतिज दिशा में पता चला संकेत में परिवर्तन, भौतिक सतह के विभिन्न भौतिक गुणों के कारण, घर्षण गुणांक है भी अलग. भिन्न, इसलिए स्कैनिंग की प्रक्रिया में, माइक्रोकैंटिलीवर के बाएँ और दाएँ विरूपण की डिग्री भी भिन्न होती है। जैसे-जैसे सतह के घर्षण गुण बदलते हैं, कैंटिलीवर के मरोड़ वाले मोड़ की डिग्री बढ़ती या घटती है (घर्षण बढ़ने से अधिक मरोड़ होता है)। एक लेज़र डिटेक्टर वास्तविक समय में स्थलाकृति और पार्श्व बल डेटा को अलग से मापता है और रिकॉर्ड करता है। आमतौर पर, न केवल नमूना सतह के विभिन्न घटक सूक्ष्म-कैंटिलीवर के विरूपण का कारण बन सकते हैं, बल्कि नमूने की सतह आकृति विज्ञान में परिवर्तन भी सूक्ष्म-कैंटिलीवर के विरूपण का कारण बन सकता है, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है . दोनों के बीच अंतर करने के लिए, आमतौर पर एलएफएम छवियां और एएफएम छवियां एक साथ प्राप्त की जानी चाहिए। कैंटिलीवर के विरूपण के कारण के आधार पर, एलएफएम का उपयोग आमतौर पर सामग्री की सतह की रचनात्मक छवियां और "किनारे-उन्नत छवियां" प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है।
