BRUKER原子力显微镜探针 简介
布鲁克原子力显微镜探针
布鲁克AXS，是布鲁克(Bruker)股份公司（NASDAQ：BRKR）中的运营公司，拥有全球性的市场，是从事扫描探针显微镜（Scanning probe microscopes，SPMs）和原子力显微镜（atomic force microscopes，AFMs）的技术领导者。Bruker AXS专业致力于分析仪器的研发与生产，产品应用于生命科学、材料研究、新型软件开发及应用、结构及表面解析等领域。不断创新的产品为各行各业的用户带来技术领先和技术进步，用户遍及重工业、化学、药物、半导体、太阳能、生命科学、纳米技术及学术研究等领域，并致力于促进其科技进步及加速工业发展。
布鲁克公司是全球唯一一家既能生产AFM/SPM设备又能生产探针的厂商。作为全球最大的探针用户之一，我们深刻理解每个单独的组件对于一套高性能AFM系统的价值。先进的生产工艺，专业的AFM领域背景，得天独厚的生产装备，赋予探针制造众多的优势，确保在最广泛的应用领域中提供最完整的AFM解决方案。
布鲁克AFM探针制造中心特征：
?100间无尘室
?先进的设计、制造工序及制造工具
?内部的探针设计团队与AFM科学家及工程师通力合作，配合紧密
?训练有素的生产团队，制造出各种型号的探针
?全面的质量管理体系，确保探针性能行业领先
在实验中，用户所得到的数据取决于探针的质量及探针的重复性。布鲁克的探针具有严格的纳米加工控制，全面的质量测试，和AFM领域的专业背景。所以用户尽可放心，我们的探针不仅为您当前的应用提供所需的结果，同时也能为将来的研究提供参考数据。
原子力显微镜性能及技术领导者
布鲁克的原子力显微镜(AFMs)广泛应用于生命科学、材料科学、半导体、电化学等领域的纳米技术研究开发。布鲁克目前已开发了拥有专利的各种产品套件，以实际应用为导向，能提供无以伦比的精确度及分辨率，各种价位可供选择。经过几十年的不断创新和设计优化，布鲁克的AFM系统能为用户提供更加简单易掌握的技术。
布鲁克公司的AFMs，探针，及配件具有PeakForce QNM?、ScanAsyst?和PeakForce?Tapping等专利技术，超过20种成像模式，以其卓越的性能广泛应用于科研和工业界各领域，能有效地增加产能，帮助用户更加方便快捷地获取量化的数据结果。布鲁克公司以其独特的生产装备能为用户的特殊应用量身定做，提供完整的、高性能的解决方案。无以伦比的本地化应用及技术专员会在使用的过程中一直协助用户，从产品、探针及配件选择，到应用支持和下一代技术更新。
布鲁克公司发展简史：
1992—轻敲模式及AFM液态中成像
1994—闭环SPM
—第一台用于生命科学的AFM(BioScope?)
1995—相位成像模式及抬高模式
1999—电学应用模块
2000—加快10倍成像
2001—高温聚合物成像
2002—用于力谱的原子力显微镜(PicoForce)
2003—扭转共振模式(TR-Mode?)
2006—单谐波成像
2008—HarmoniX?实时材料属性的映射
2009—峰值力轻敲模式
—定量纳米力学性能测试模式
—智能成像模式
2010—峰值力隧道电流纳米级量化表征
2011—全球速度最快的高分辨率原子力显微镜(Dimension FastScan?)
—高速，原子力显微镜自动优化成像模式(ScanAsyst-HR)
—IRIS?AFM-拉曼一体化
硅探针
力调制模式
力调制中的对比取决于悬臂的弹性系数，必须为两种对比材料的柔软度的互补。弹性系数应该接近其中一种材料或介于两种材料的柔软度之间。这种情况下，针尖会缩进到其中一种材料中，从而提供很好的力调制成像对比。这些用于力调制的悬臂具有适中的弹性系数，能为力调制成像提供一个很好的始点。
型号套装规格参数包装
（根/盒）针尖曲率半径(nm)
FESP非套装 2.8N/m,75kHz,No Coating108
FESP-MT Caliber 2.8N/m,75kHz,No Coating108
FESPW非套装 2.8N/m,75kHz,No Coating3758
FESPA非套装 2.8N/m,75kHz,Al Reflective Coating108
FESPAW非套装 2.8N/m,75kHz,Al Reflective Coating3758
FMV非套装 2.8N/m,75kHz,No Coating1010
FMV-W非套装 2.8N/m,75kHz,No Coating37510
硅探针
轻敲模式
布鲁克公司的蚀刻硅探针产线是非接触模式及轻敲模式成像的行业标准。严格的规范控制，无以伦比的敏感度，以及可靠的针尖尖度，都有助于稳定精确、高分辨率的成像。
LTESP及NCLV具有稍长的悬臂和稍低的共振频率。
型号套装规格参数包装
（根/盒）针尖曲率半径(nm)
LTESP非套装48N/m,190kHz,No Coating108 LTESP-MT Caliber48N/m,190kHz,No Coating108 LTESPW非套装48N/m,190kHz,No Coating3758 NCHV非套装42N/m,320kHz,No Coating1010 NCHV-W非套装42N/m,320kHz,No Coating37510 NCHV-A非套装42N/m,320kHz,Al Reflective Coating1010 NCHV-AW非套装42N/m,320kHz,Al Reflective Coating37510
NCLV非套装48N/m,190kHz,No Coating1010
NCLV-W非套装48N/m,190kHz,No Coating37510
TESP非套装42N/m,320kHz,No Coating108
TESP-MT Caliber42N/m,320kHz,No Coating108
TESPW非套装42N/m,320kHz,No Coating3758
TESPA非套装42N/m,320kHz,Al Reflective Coating108
TESPAW非套装42N/m,320kHz,Al Reflective Coating3758
硅探针
轻敲MPP–旋转悬臂
轻敲MPP–旋转悬臂设计用于非接触模式或轻敲模式的高分辨率成像。这些探针与标准Multi MPP探针的针尖尖度及悬臂几何度相同；拥有180度旋转针尖，相比标准针尖而言，在超过200nm范围内能提供更加均衡的特征表示。布鲁克的旗舰MPP探针旋转版，是高灵敏硅探针成像的绝佳选择。
型号套装规格参数包装
（根/盒）针尖曲率半径(nm)
MPP-11100-10非套装40N/m,300kHz,Rotated Tip,No Coating108
MPP-11100-W非套装40N/m,300kHz,Rotated Tip,No Coating3758
MPP-11120-10非套装40N/m,300kHz,Rotated Tip,Al Reflective Coating108
MPP-11120-W非套装40N/m,300kHz,Rotated Tip,Al Reflective Coating3758
MPP-11123-10Innova40N/m,300kHz,Rotated Tip,Al Reflective Coating108
MPP-12100-10非套装5N/m,150kHz,Rotated Tip,No Coating108
MPP-12100-W非套装5N/m,150kHz,Rotated Tip,No Coating3758
MPP-12120-10非套装5N/m,150kHz,Rotated Tip,Al Reflective Coating108
MPP-12120-W非套装5N/m,150kHz,Rotated Tip,Al Reflective Coating3758
MPP-13100-10非套装200N/m,525kHz,Rotated Tip,No Coating108
MPP-13100-W非套装200N/m,525kHz,Rotated Tip,No Coating3758
MPP-13120-10非套装200N/m,525kHz,Rotated Tip,Al Reflective Coating108
MPP-13120-W非套装200N/m,525kHz,Rotated Tip,Al Reflective Coating3758
RTESP非套装Order MPP-11100-10,40N/m,300kHz,Rotated Tip,No Coating108
RTESPW非套装Order MPP-11100-W,40N/m,300kHz,Rotated Tip,No Coating3758
RTESPA非套装Order MPP-11120-10,40N/m,300kHz,Rotated Tip,Al Reflective Coating108 RTESPAW非套装Order MPP-11120-W,40N/m,300kHz,Rotated Tip,Al Reflective Coating3758
氮化硅探针
快速扫描模式
快速扫描探针是为Dimension FastScan?原子力显微镜专门设计的，能提供超快的成像速度，不会降低分辨率，不会影响力的控制，不增加复杂程度，更没有额外的操作费用。基于非常成功的Dimension Icon?AFM 构造，FastScan原子力显微镜是一个针尖扫描系统，能在常温空气中或液态中对大尺寸和小尺寸的样品进
行测量。目前，运用Dimension FastScan AFM系统，高性能、高分辨率，用户可以在一个系统里面即刻获得原子力的图像。对样品研究，查找重点区域时，无论在>125Hz时扫描，或者时间频率为1秒/图像帧（空气/液态），Dimension FastScan定能刷新用户的AFM使用体验。
型号套装规格参数包装
（根/盒）针尖曲率半径(nm)
FASTSCAN-A非套装FastScan Probes,17N/m,1,250kHz,Al Reflective Coating105
FASTSCAN-B非套装FastScan Probes,4N/m,400kHz,Au Reflective Coating105
FASTSCAN-C非套装FastScan Probes,1.5N/m,250kHz,Au Reflective Coating105
氮化硅探针
MicroLever系列
布鲁克MicroLever系列的探针具有软的氮化硅悬臂，氮化硅针尖；是接触模式，力调制模式及液态操作的理想之选。
探针的力常数的范围允许用户在柔软的样品上使用接触模式，以及高负荷与远程频谱成像。每颗非套装的探针分别有6个不同的悬臂，形状各不相同，所以每个悬臂的力常数值及共振频率也不一样。所有的悬臂都有<2°的悬臂弯曲。
型号套装规格参数包装
（根/盒）针尖曲率半径(nm)
MLCT非套装6Cantilevers,0.01-0.6N/m;Au Reflective Coating1020
MLCT-EXMT-A1Caliber1Cantilever,0.07N/m,Au Reflective Coating1020
MLCT-EXMT-BF1Caliber5Cantilevers,0.01-0.6N/m,Au Reflective Coating1020
MLCT-MT-A Innova1Cantilever,0.07N/m,Au Reflective Coating1020
MLCT-MT-BF Innova5Cantilevers,0.01-0.6N/m,Au Reflective Coating1020
MSCT非套装Sharpened,6Cantilevers,0.01-0.6N/m,Au Reflective Coating1010
MSCT-EXMT-A1Caliber Sharpened,1Cantilever,0.07N/m,Au Reflective Coating1010
MSCT-EXMT-BF1Caliber Sharpened,5Cantilevers,0.01-0.6N/m,Au Reflective Coating1010
MSCT-MT-A Innova Sharpened,1Cantilever,0.07N/m,Au Reflective Coating1010
MSCT-MT-BF Innova Sharpened,5Cantilevers,0.01-0.6N/m,Au Reflective Coating1010
氮化硅探针
NP系列
NP系列是布鲁克公司的特级氮化探针，适用于空气及液态下的接触模式，液态中的轻敲模式，以及力的测量。每颗非套装的探针有4个不同形状的悬臂，所以每个悬臂的力常数值及共振频率也不一样。
型号套装规格参数包装
（根/盒）针尖曲率半径(nm)
DNP非套装4Cantilevers,0.06-0.35N/m,Au Reflective Coating37520 DNP-10非套装4Cantilevers,0.06-0.35N/m,Au Reflective Coating1020 DNP-S非套装Sharpened,4Cantilevers,0.06-0.35N/m,Au Reflective Coating37510 DNP-S10非套装Sharpened,4Cantilevers,0.06-0.35N/m,Au Reflective Coating1010
NP非套装4Cantilevers,0.06-0.35N/m,Au Reflective Coating37520
NP-10非套装4Cantilevers,0.06-0.35N/m,Au Reflective Coating1020
NP-S非套装Sharpened,4Cantilevers,0.06-0.35N/m,Au Reflective Coating37510
NP-S10非套装Sharpened,4Cantilevers,0.06-0.35N/m,Au Reflective Coating1010
氮化硅探针
智能模式系列
ScanAsyst?利用一种专利的曲线采集方法和复杂的算法，对图像质量进行持续的监测，并能自动地对参数进行适当的调整。因此：
-无论用户的专业技术水平如何，图像自动优化都能更快获取更一致的结果。
-可直接控制力的强弱，调到超低力，从而保护易碎样品和针尖不受损坏。
-实现了悬臂调节的消除，定位调整，获得最大优化让液态成像变得简单。
ScanAsyst-Air-HR探针专门设计用来和ScanAsyst-HR快速扫描配件一起在MultiMode?8原子力显微镜上面使用。享有高达20倍的检测扫描速度，能在6倍快速扫描时不降低分辨率。
型号套装规格参数包装
（根/盒）针尖曲率半径(nm)
SCANASYST-AIR非套装Sharpened,1Cantilever,0.4N/m,Al Reflective Coating102 SCANASYST-AIR-HR非套装Fast Scanning,Sharpened,1Cantilever,0.4N/m,Al Ref.Coating102 SCANASYST-FLUID非套装1Cantilever,0.7N/m,Au Reflective Coating1020 SCANASYST-FLUID+非套装Sharpened,1Cantilever,0.7N/m,Au Reflective Coating102
磁性探针
MFM–Premium
高性能钴合金磁性涂层探针：
-MESP-HR的针尖为圆锥形，矫顽（磁）力为~950Oe，力矩为~5.6e-14。
-MESP-RC的矫顽（磁）力为~400Oe，力矩为1e-13EMU，也被推荐用于压力响应研究。
型号套装规格参数包装
（根/盒）针尖曲率半径(nm)
MESP-HR10非套装High-Resolution,High-Moment MFM Coated Tips,2.8N/m,75kHz,Al Reflective Coating1035
MESP-RC非套装High-Performance MFM Coated Tips,5N/m,150kHz,Rotated Tip,Co/Cr Reflective Coating1020
MESP-RCW非套装High-Performance MFM Coated Tips,5N/m,150kHz,Rotated Tip,Co/Cr Reflective Coating37520
超尖探针
Supersharp MicroLever
MSNL探针是将硅探针的针尖尖度、低弹性系数以及高分辨率与氮化硅的悬臂完美结合，使其高分辨率和力
的控制（在任何样品上，任何媒介中）达到一个前所未有的水平。MSNL的悬臂结构和其他Microlever系列的一样：悬臂"A"在探针的其中一侧，“B”,“C”,“D”,“E”,“F”在探针的另外一侧。MSNL上面的所有悬臂均有<2°的悬臂弯曲。
型号套装规格参数包装
（根/盒）针尖曲率半径(nm)
MSNL-10非套装Super-Sharp,6Cantilevers,0.01-0.6N/m,Au Reflective Coating102
MSNL-W非套装Super-Sharp,6Cantilevers,0.01-0.6N/m,Au Reflective Coating3752
超尖探针
Supersharp NP
SNL探针是将硅探针的针尖尖度、低弹性系数以及高分辨率与氮化硅的悬臂完美结合，使其高分辨率和力的控制（在任何样品上，任何媒介中）达到一个前所未有的水平。SNL的悬臂结构和其他NP系列的一样：悬臂"A",“B”在探针的其中一侧，悬臂“C”,“D”在探针的另外一侧。SNL上面的所有悬臂均有<2°的悬臂弯曲。
型号套装规格参数包装
（根/盒）针尖曲率半径(nm)
SNL-10非套装Supersharp,4Cantilevers,0.06-0.35N/m,Au Reflective Coating102
SNL-W非套装Supersharp,4Cantilevers,0.06-0.35N/m,Au Reflective Coating3752
导电探针
Doped Diamond
这个系列的探针在针尖的一侧涂有可导电的金刚石涂层。由于金刚石的硬度很高，所以涂层也很耐磨。这类探针的典型应用包括：扫描延伸电阻显微镜(SSRM)，扫描电容显微镜(SCM)，和隧道/导电原子力显微镜。
型号套装规格参数包装
（根/盒）针尖曲率半径(nm)
DDESP-10非套装Doped Diamond Coated Tips,42N/m,320kHz,Al Reflective Coating1035
DDESP-FM-10非套装Doped Diamond Coated Tips,2.8N/m,75kHz,Al Reflective Coating1035
导电探针
Platinum
布鲁克的铂金涂层探针含有可导电的针尖，适用于扫描电容模式(SCM)及电学表征应用。从悬臂模到针尖顶端，悬臂前侧的铂金涂层提供了一个金属电路。SCM-PIT/PIC悬臂背面的铂金涂层平衡了正面涂层所产生的应力，激光反射强度提高了2.5倍。
PFTUNA探针结合了硅探针的低弹性系数和高灵敏度，和超尖导电针尖。当用户使用布鲁克的独家PeakForce TUNA?模式时，这些探针可以在易碎样品上实现前所未有的高分辨率电学表征。
型号套装规格参数包装
（根/盒）针尖曲率半径(nm)
OSCM-PT非套装Pt Coated Tips,2N/m,70kHz,Pt/Ir Reflective Coating1015 OSCM-PTW非套装Pt Coated Tips,2N/m,70kHz,Pt/Ir Reflective Coating37515 PFTUNA非套装Pt/Ir Coated Tips,0.4N/m,70kHz,Pt/Ir Reflective Coating1020
SCM-PIC非套装Pt/Ir Coated Tips,0.2N/m13kHz,Pt/Ir Reflective Coating1020
SCM-PICW非套装Pt/Ir Coated Tips,0.2N/m13kHz,Pt/Ir Reflective Coating37520
SCM-PIT非套装Pt/Ir Coated Tips,2.8N/m75kHz,Pt/Ir Reflective Coating1020
SCM-PITW非套装Pt/Ir Coated Tips,2.8N/m75kHz,Pt/Ir Reflective Coating37520
SCM-PTMT-EX Caliber?Pt/Ir Coated Tips,2.8N/m75kHz,Pt/Ir Reflective Coating1020
接触模式原子力显微镜
接触模式是原子力显微镜的一项基本模式。探针由超微型的悬臂和尖锐的针尖构成。在光栅扫描期间针尖和样品一直保持接触。探测器信号是悬臂在"Z"轴方向上的偏转的测量。在反馈模式里，输出信号通常会调整扫描器的"Z"位置来保持一个偏转定位。该模式可允许大量的次级模式，包括：横向力模式，力调制模式，扫描电容模式，扫描延伸电阻模式，隧道电流模式，及导电原子力模式。
原生胶原纤维展示出典型的67nm染色体带型。
常用探针:
–ESP
–MPP-31100-10
–SNL-10
–DNP-10
–MLCT
–MSNL-10
轻敲模式原子力显微镜
接触模式是原子力显微镜的一项基本模式。探针由超微型的悬臂和尖锐的针尖构成。把驱动信号加到“轻敲压力”上，机械地使探针摆动到或接近它的共振频率（通常为：基频谐振）。在反馈模式里，输出信号通常会调整扫描器的"Z"轴位置来保持一个振幅定位。轻敲模式可允许大量的次级模式，包括：相位成像模式，静电力模式，磁力模式，及表面电势成像模式。
在石墨上的锑元素树突图像
常用探针（空气）:
–MPP-11100-10(RTESP)
–TESP
–OTESPA
–FESP
常用探针（液态）:
–SNL-10
–DNP-10
–MLCT
–MSNL-10
峰值力轻敲模式
峰值力轻敲模式是布鲁克公司的独家核心技术，实现了我们大多数的原子力显微镜的创新，包括：智能成像模式，定量纳米力学性能测试模式，峰值力隧道电流模式及自动优化成像模式。像轻敲模式一样，峰值力轻敲是一种模拟控制器成像技术。例如：使悬臂振动，因此即使在一些易碎的样品上也非常轻缓。
使峰值力轻敲模式与众不同的是：探针在其共振频率以下也能很好地摆动。这种情况下，针尖和样品之间的每次相互作用都能被测量到，产生连续的力—距离曲线系列。它是每个针尖与样品相互作用的峰值力保持恒定，而不是反馈环路控制悬臂振幅（如：轻敲模式）。这使得峰值力轻敲可以在较低力状况下操作，而且无论是在空气中或液态中操作也更加稳定。在每次相互作用期间，也可以测量纳米机械和纳米电学性能了。
常用探针:
–ScanAsyst-Air
–ScanAsyst-Fluid
–ScanAsyst-Fluid+
智能成像模式
智能成像模式是基于峰值力轻敲模式技术的一种特有的成像模式，能自动优化成像参数，包括：定位，反馈控制系统，扫描速率。这样就能更快更易获取连贯的高质量数据结果了。因为针尖和样品之间的相互作用力可直接控制，所以在空气和液态中都能非常轻缓地作用于样品之上。在Dimension FastScan?原子力显微镜上面使用智能成像模式，或在MultiMode?8原子力显微镜上面使用ScanAsyst-HR探针，可实现更加快速的成像。
使用MultiMode?8的智能成像模式获取的聚合物刷子样品的图像
样品由北卡罗莱纳大学-教堂山的S.Sheiko提供
常用探针:
–ScanAsyst-Air
–ScanAsyst-Fluid
–ScanAsyst-Fluid+
–ScanAsyst-Air-HR
轻敲模式&相位成像模式
轻敲模式原子力显微镜的原理是模拟控制技术，将探针悬臂设置在其共振频率上或接近其共振频率来进行操作。通常情况下，通过保留在自由空气振幅中的衰减来追踪样品的形貌。同时，通过监测悬臂的驱动信号和悬臂的反应之间的相位转变，生成所谓的相位图像，基于不同材料特性能提供高质量的立体信息。
轻敲模式相位图像清晰地展示出SBS三嵌段共聚物中的微观相位分离。
常用探针:
–MPP-11100-10(RTESP)
–TESP
–OTESPA
–FESP
定量纳米力学性能测试模式
定量纳米力学性能测试模式是基于峰值力轻敲模式技术的另一种特有的成像模式。通过分析针尖和样品之间的相互作用来分离出定量的纳米机械性能，包括：弹性模量、粘连、变形与消散。因此，在以正常的成像率采集标准的形貌图像时，每一项特性都能以高分辨率被定量地映射出来。与其他一些竞争技术不同的是，其他都是基于以前老的接触模式，而定量纳米力学性能测试模式所针对的样品范围相当广泛，从模量<1MPa 的柔软精细的材料到模量>50GPa的材料均可适用。
多组分聚合物（高分子）模量图像
通过模量可清楚地分辨出三种成分
常用探针:
–MPP-11120-10(RTESPA)
–MPP-12120-10
–MPP-13120-10
–PDNISP-HS
–ScanAsyst-Air
磁力显微镜模式
磁力显微镜采用轻敲模式、抬高模式与适当的针尖结合，在样品上收集关于磁性区域的信息。轻敲模式首先扫描样品的每条线，获取到样品的形貌；抬高模式中，形貌信息被储存及回扫于用户可选择的高度偏置，在这个过程中便可收集到磁性数据。通常情况下，磁力模式的抬高范围为：20-100nm.
钢铁样品上的磁区
常用探针:
–MESP
–MESP-HM
–MESP-LM
–MESP-RC
静电力显微镜模式
静电力显微镜采用轻敲模式、抬高模式与导电的针尖结合，在样品上收集关于电区的信息。轻敲模式首先扫描样品的每条线，获取到样品的形貌；抬高模式中，形貌信息被储存及回扫于用户可选择的高度偏置，在这个过程中便可收集到与电有关的数据。通常情况下，静电力模式的抬高范围为：20-80nm.
利用炭黑的电性可以看到炭黑聚集在一个橡胶基体中
常用探针:
–SCM-PIT
–MESP
–MESP-RC
–OSCM-PT
峰值力隧道电流显微镜&导电原子力显微镜模式
隧道电流显微镜&导电原子力显微镜传统的操作是在接触模式中使用一根导电探针。成像信号是针尖与样品之间的电流，对于所采用的直流偏置。在反馈模式中，动态地调整直流偏置来维持针尖与样品之间的电流恒定不变。
操作电流范围是：从fA(TUNA)到μA(CAFM)。最近，导电原子力显微镜和隧道电流显微镜结合峰值力轻敲模式又被用于一种新的模式：峰值力隧道电流显微镜模式。测量更加可靠，样品范围更广，并且能实现电学数据与定量纳米力学性能测试得到的纳米机械信息直接关联。
导电聚合物（右），氧化铟锡上的聚苯胺（左）
常用探针:
–SCM-PIC
–SCM-PIT
–DDESP-FM
–PFTUNA
原子力显微镜的原理及使用
原子力显微镜的原理及使用 通过近代物理实验课的学习，了解了许多仪器的工作原理以及使用方法，对今后的科研学习有很大的 帮助。其中原子力显微镜就是其中之一，对于做材料方面的专业来说，原子力显微镜在表征物质的表面结 构及性质起着重要的作用。前段时间我们利用AFM对用RF磁控溅射制备的PZT薄膜进行了表征，通过对AFM的使用并查找相关文献，使我对原子力显微镜有了更加深刻的认识。 原子力显微镜，英文：Atomic Force Microscope ，简写： AFM。是一种利用原子,分子间的相互作用力来观察物体表面微观 形貌的新型实验技术.它有一根纳米级的探针,被固定在可灵敏操 控的微米级弹性悬臂上.当探针很靠近样品时,其顶端的原子与样 品表面原子间的作用力会使悬臂弯曲,偏离原来的位置.根据扫描 样品时探针的偏离量或振动频率重建三维图像.就能间接获得样品 表面的形貌或原子成分。 它主要由带针尖的微悬臂、微悬臂运动检测装置、监控其运 动的反馈回路、使样品进行扫描的压电陶瓷扫描器件、计算机控 制的图像采集、显示及处理系统组成。微悬臂运动可用如隧道电 流检测等电学方法或光束偏转法、干涉法等光学方法检测，当针 尖与样品充分接近相互之间存在短程相互斥力时，检测该斥力可获得表面原子级分辨图像，一般情况下分 辨率也在纳米级水平。AFM测量对样品无特殊要求，可测量固体表面、吸附体系等。 一、仪器结构： 在原子力显微镜（Atomic Force Microscopy，AFM）的系统中，可分成三个部分：力检测部分、位置 检测部分、反馈系统。 1、力检测部分 在原子力显微镜（AFM）的系统中，所要检测的力是原子与原子之间的范德华力。所以在本系统中是 使用微小悬臂（cantilever）来检测原子之间力的变化量。微悬臂通常由一个一般100~500μm长和大约500nm~5μm厚的硅片或氮化硅片制成。微悬臂顶端有一个尖锐针尖，用来检测样品－针尖间的相互作用力。这微小悬臂有一定的规格，例如：长度、宽度、弹性系数以及针尖的形状，而这些规格的选择是依照样品 的特性，以及操作模式的不同，而选择不同类型的探针。 2、位置检测部分 在原子力显微镜（AFM）的系统中，当针尖与样品之间有了交互作用之后，会使得悬臂cantilever摆动，所以当激光照射在微悬臂的末端时，其反射光的位置也会因为悬臂摆动而有所改变，这就造成偏移量 的产生。在整个系统中是依靠激光光斑位置检测器将偏移量记录下并转换成电的信号，以供SPM控制器作 信号处理。 3、反馈系统 在原子力显微镜（AFM）的系统中，将信号经由激光检测器取入之后，在反馈系统中会将此信号当作 反馈信号，作为内部的调整信号，并驱使通常由压电陶瓷管制作的扫描器做适当的移动，以保持样品与针 尖保持一定的作用力。 AFM系统使用压电陶瓷管制作的扫描器精确控制微小的扫描移动。压电陶瓷是一种性能奇特的材料， 当在压电陶瓷对称的两个端面加上电压时，压电陶瓷会按特定的方向伸长或缩短。而伸长或缩短的尺寸与 所加的电压的大小成线性关系。也就是说，可以通过改变电压来控制压电陶瓷的微小伸缩。通常把三个分 别代表X，Y，Z方向的压电陶瓷块组成三角架的形状，通过控制X，Y方向伸缩达到驱动探针在样品表面 扫描的目的；通过控制Z方向压电陶瓷的伸缩达到控制探针与样品之间距离的目的。 原子力显微镜（AFM）便是结合以上三个部分来将样品的表面特性呈现出来的：在原子力显微镜（AFM）的系统中，使用微小悬臂（cantilever）来感测针尖与样品之间的相互作用，这作用力会使微悬臂摆动， 再利用激光将光照射在悬臂的末端，当摆动形成时，会使反射光的位置改变而造成偏移量，此时激光检测 器会记录此偏移量，也会把此时的信号给反馈系统，以利于系统做适当的调整，最后再将样品的表面特性 以影像的方式给呈现出来。 二、工作原理： 将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定，另一端有一微小的针尖，针尖与样品表面轻轻接触，由于 针尖尖端原子与样品表面原子间存在极微弱的排斥力，通过在扫描时控制这种力的恒定，带有针尖的微悬 臂将对应于针尖与样品表面原子间作用力的等位面而在垂直于样品的表面方向起伏运动。利用光学检测法
探针的分类
探针分类 一、探针根据电子测试用途可分为三类： A、光电路板测试探针：未安装元器件前的电路板测试和只检测开路、短路探针； B、在线测试探针：PCB线路板安装元器件后的检测探针； C、微电子测试探针：即晶圆测试或芯片IC检测探针。 二、探针主要类型：悬臂探针和垂直探针。 悬臂探针：劈刀型（Blade Type）和环氧树脂型（Epoxy Type） 垂直探针：垂直型（Vertical Type），而垂直型探针又可划分为以下十类： 1.ICT探针（ICT series Probes) 一般直径在2.54mm-0.61mm之间，业内称呼100mil,75mil,50mil,39mil,其中德佳宝电子统称为137系列（100mil）、102系列（75mil）、078系列（50mil）、061系列（39mil）．还有直径只有0.19mm,主要用于在线电路（ICT测试）和功能（FCT测试）测试． 2.界面探针(Interface Probes) 非标准的探针，一般是为少数做大型测试机台的客户定做的，用于测试机台与测试夹具的接触点和面． 3.微型探针（MicroSeries Probes)两个测试点中心间距一般为0.25mm至0.76mm． 4.开关探针（Switch Probes)开关探针单独一支探针有两路电流． 5.高频探针（Coaxial Probes) 用于测试高频信号，有带屏蔽圈的可测试10GHz以内的和500MHz不带屏蔽圈的． 6.旋转探针（Rotator Probes) 弹力一般不高，因为其穿透性本来就很强，一般用于OSP处理过的PCBA测试． 7.高电流探针（High Current Probes) 探针直径在2.54mm-4.75mm之间．最大的测试电流可达39amps. 8.半导体探针(Semiconductor Probes) 直径一般在0.50mm-1.27mm之间．带宽大于10GHz,50Ω characteristic 9.电池接触探针(Battery and Connector Contacts) 一般用于优化接触效果，稳定性好和寿命长． 10.汽车线束测试测试探针 专业用于汽车线束通断检测，直径在1.0--3.5mm之间，电流在3----50A 除以上类型外还有温度探针，Kelvin探针等，比较少用．
原子力显微镜
原子力显微镜 一、实验目的 1了解原子力显微镜的工作原理 2掌握用原子力显微镜进行表面观测的方法 二、实验原理 1. AFM基本原理 原子力显微镜的工作原理就是将探针装在一弹性微悬臂的一端，微悬臂的另一端固定，当探针在样品表面扫描时，探针与样品表面原子间的排斥力会使得微悬臂轻微变形，这样，微悬臂的轻微变形就可以作为探针和样品间排斥力的直接量度。一束激光经微悬臂的背面反射到光电检测器，可以精确测量微悬臂的微小变形，这样就实现了通过检测样品与探针之间的原子排斥力来反映样品表面形貌和其他表面结构。 在原子力显微镜的系统中，可分成三个部分：力检测部分、位置检测部分、反馈系统。如图一显示。 1）力检测部分 在原子力显微镜系统中，所要检测的力是原子与原子之间的范德华力。使用微悬臂来检测原子之间力的变化量。如图2所示，微悬臂通常由一个一般100～500μm长和大约500nm～5μm厚的硅片或氮化硅片制成。微悬臂顶端有一个尖锐针尖，用来检测样品－针尖间的相互作用力。 （2）位置检测部分 在原子力显微镜系统中，当针尖与样品之间有了作用之后，会使得悬臂摆动，所以当激光照射在微悬臂的末端时，其反射光的位置也会因为悬臂摆动而有所改变，这就造成偏移量的产生。在整个系统中是依靠激光光斑位置检测器将偏移量记录下并转换成电的信号，以供SPM控制器作信号处理。聚焦到微悬臂上面的激光反射到激光位置检测器，通过对落在检测器四个象限的光强进行计算，可以得到由于表面形貌引起的微悬臂形变量大小，从而得到样品表面的不同信息。 （3）反馈系统 在原子力显微镜系统中，将信号经由激光检测器取入之后，在反馈系统中会将此信号当作反馈信号，作为内部的调整信号，并驱使通常由压电陶瓷制作的扫描器做适当的移动，以保持样品与针尖保持一定的作用力。 2.AFM 有三种不同的工作模式: 接触模式( contact mode) 、非接触模式(noncontact mode) 和共振模式或轻敲模式(Tapping Mode) 。（1）接触模式： 从概念上来理解，接触模式是AFM最直接的成像模式。AFM 在整个扫描成像过程之中，探针针尖始终与样品表面保持亲密的接触，而相互
IPTV质量监测系统技术(探针部署)
1 IPTV业务现状 2010 年“三网融合”进入实质性推动阶段，运营商可以通过融合的基础设施传输话音、视频和数据等综合业务。IPTV作为三网融合中重量级业务，要达到大规模应用需要有效的业务质量保障。消费者通常不会关注流量的优先级和丢失的数据包，而在意IPTV 节目流畅显示不出现视频障碍。从这个角度看，用户体验质量才是真正的关键所在。由于IPTV是电视类的媒体业务，用户希望得到如同有线电视的服务水平，包括频道切换速度、节目的图像质量、播放的流畅性等。现有的宽带业务质量监测侧重于数据链路层和网络层的监测，无法提供从用户到媒体播放源之间端到端的监测，无法直接反映用户对IPTV 业务的主观感受，因此不能满足IPTV 质量监测的需求。 2 IPTV 质量评价指标 IPTV 用户体验质量（QoE）是衡量IPTV 业务满足用户期望程度的指标，它包括IPTV 系统端到端的影响因素（客户端、终端、网络和业务架构等），也受终端用户的期望和主观因素影响。客观因素即IPTV 业务质量，它受业务因素、传输因素和应用因素的影响，主观因素是指人的因素，包括情感、背景、态度、经验及收费等因素，如图1 所示。 图1 IPTV用户体验质量影响因素 IPTV业务质量是指对IPTV用户主观感受产生影响的客观性能指标。DSL 论坛TR-126 报告的研究结果表明，对IPTV 用户主观感受（视频MOS 评分）产生影响的客观性能指标主要与视频保真度（即视频音频质量）和业务互动性相关。IPTV 业务由数据面和控制面共同完成，其中数据面影响视频音频质量，控制面影响业务互动质量。视频音频质量主要有以下几个方面：马赛克、图像模糊、边缘失真、颤抖和视觉噪声，音视频不同步等。IPTV 用户的数量增加、IPTV 业务网元负荷的增加以及其它业务流量同IPTV 相互争夺有限的网络资源，都会对IPTV数据包转发的及时性和准确性产生重大影响。由此导致的传输层错误（包括数据包丢失和序列错误、延迟和抖动等），会对视频质量造成各种有害的影响。业务互动质量包括以下几个方面：业务可用性，业务交互速度等。用户互动质量与IPTV 应用的可靠性和传输网络的及时性密切相关。
原子力显微镜
6-5 原子力显微镜 【实验简介】 扫描隧道显微镜工作时要检测针尖和样品之间隧道电流的变化，因此它只能用于导体和半导体的研究。而在研究非导电材料时必须在其表面覆盖一层导电膜。导电膜的存在往往掩盖了样品表面结构的细节。为了弥补扫描隧道显微镜的这一不足，1986年宾尼希等发明了第一台原子力显微镜AFM（atomic force microscopy）。原子力显微镜不仅可以在原子水平测量各种表面形貌，而且可用于表面弹性、塑性、硬度、摩擦力等性质的研究。 【实验目的】 1.学习和了解原子力显微镜的结构和原理； 2.学习扫描隧道显微镜的操作和调试过程，并以之来观察样品的表面形貌； 【实验原理】 1.原子力显微镜 与STM不同，原子力显微镜测量的是针尖与样品表面之间的力。将微小针尖放在悬臂的一端，当针尖与样品间距小到一定程度时，由于针尖与样品的相互作用（引力、斥力等），使悬臂发生弯曲形变。如图使样品与针尖之间作扫描运动，测量悬臂的形变位移，即可得到 图6-5-1 原子力显微镜示意图 样品表面的形貌信息。 由于微悬臂的位移很小，对它的测量是一个关键技术。最早发明者宾尼希等人利用隧道电流对间距的敏感性来测量悬臂的位移，但由于隧道效应对悬臂的功函数（由于污染等原因）变化同样敏感，所以稳定性较差。现在大多数均采用光学方法或电容检测法。本实验采用光
图6-5-2 原子力显微镜光路图 束偏转检测方法，如图2所示。激光束经微悬臂背面反射、再经平面反射镜至四相限接受器，当微悬臂弯曲时激光束在接受器上的位置将发生移动，由四象限接受器检测出悬臂弯曲位移，便可得到样品的表面形貌。 2.轻敲模式成象技术 常规的接触模式扫描由于针尖对样品的作用力较大，会在软样品表面形成划痕，或使样品变形，对粉体颗粒样品，会使样品移动，或将样品碎片吸附在针尖上，分辨率较差，而理想的非接触模式由于工作程短，又是难于有效实施的。 轻敲扫描模式的特点是在扫描过程中由压电驱动器将微悬臂激发到共振振荡状态，针尖随着悬臂的振荡，极其短暂地与样品表面进行接触，同时由于针尖与样品的接触时间非常短，因此剪切力引起的对样品的破坏几乎完全消失，可以清晰观测完好的表面结构而不受表面高度起伏的影响。AFM轻敲扫描模式，特别适用于检测生物样品及其它柔软、易碎、粘附性较强的样品。并对针尖损耗相对最少。 【实验装置】(见扫描隧道显微镜) 【实验内容及步骤】 1．扫描光栅样品 注意：所有插件栏的操作都应当是鼠标单击 1.1 放针尖。把针尖架插入探头； 1.2 放样品（用镊子操作，注意不要让镊子碰到样品表面）。 1.3打开电脑。开启控制箱电源。打开软件，切换到在线工作模式(此时仪器会自动识别当前针尖类型，软硬件自动切换到相应工作模式，头部液晶屏也会立即显示出当前工作模
原子力显微镜的工作原理及基本操作
2015年秋季学期研究生课程考核 （读书报告、研究报告） 考核科目:原子力显微镜的工作原理及基本操作学生所在院（系）: 学生所在学科: 学生姓名: 学号: 学生类别:应用型 考核结果阅卷人
原子力显微镜的工作原理及基本操作 一、实验目的 1.了解原子力显微镜的工作原理 2.掌握用原子力显微镜进行表面观测的方法 二、原子力显微镜结构及工作原理 2.1 AFM的工作原理 AFM是用一个一端装有探针而另一端固定的弹性微悬臂来检测样品表面信息的，当探针扫描样品时，与样品和探针距离有关的相互作用力作用在针尖上，使微悬臂发生形变。AFM系统就是通过检测这个形变量，从而获得样品表面形貌及其他表面相关信息 1.原子力作用机制 当两个物体的距离小到一定程度的时候，它们之间将会有原子力作用．这个力主要与针尖和样品之间的距离有关．从对微悬臂形变的作用效果来分，可简单将其分为吸引力和排斥力，它们分别在不同的工作模式下、不同的作用距离起主导作用．探针与样品的距离不同，作用力的大小也不相同，针尖/样品距离曲线如图1所示． 图1 针尖/样品距离曲线 2.原子力显微镜的成像原理 AFM的微悬臂绵薄而修长，当对样品表面进行扫描时，针尖与样品之间力的作用会使微悬臂发生弹性形变，针尖碰到样品表面时，很容易弹起和起伏，它非常的灵敏，极小的力的作用也能反应出来．也就是说如果检测出这种形变，就可以知道针尖－样品间的相互作用力，从而得知样品的形貌。
图2 光束偏转法的原理图 微悬臂形变的检测方法一般有电容、隧道电流、外差、自差、激光二极管反馈、偏振、偏转方法。偏转方法是采用最多的方法，也是原子力显微镜批量生产所采用的方法．图2就是光束偏转法的原理图。 3.原子力显微镜的工作模式 AFM主要有三种工作模式:接触模式(ContactMode)、非接触模式(Non－contact Mode)和轻敲模式( Tapping Mode)，如图3． 图3 三种工作模式 接触模式中，针尖一直和样品接触并在其表面上简单地移动．针尖与样品间的相互作用力是两者相接触原子间的排斥力，其大小约为10-8～10-11N。 非接触模式是控制探针一直不与样品表面接触，让探针始终在样品上方5～20nm 距离内扫描．因为探针与样品始终不接触，故而避免了接触模式中遇到的破坏样品和污染针尖的问题，灵敏度也比接触式高，但分辨率相对接触式较低，且非接触模式不适合在液体中成像。 轻敲模式是介于接触模式和非接触模式之间新发展起来的成像技术，类似与非接触模式，但微悬臂的共振频率的振幅相对非接触模式较大，一般在0.01～1nm．分辨率几乎和接触模式一样好，同时对样品的破坏也几乎完全消失，克服了以往常规模式的局限。 4.原子力显微镜的构成 SPA－300HV型显微镜主要包括以下四个系统: 减震系统、头部系统、电子学控制系统、计算机软件系统(图4为结构图)。
原子力显微镜操作详细流程
原子力显微镜操作简要说明 一、设备开机 1、打开原子力显微镜主机电源（在光学平台下方）。 2、开启电脑、运行软件（软件10，如有问题可换9重新运行）。 3、在软件界面点击 SPM init 进行设备初始化，如显示SPM OK可继续操作，如不显示SPM OK重启软件。 4、点open door开操作门，点灯泡按钮照亮。 二、样品准备 1、将表面洁净样品使用专用双面胶粘贴至设备配备的圆形载物片上（最好两个台子一起使用，以便旋转样品）。 2、通过检测组件上的按钮或者软件点open door开启样品室舱门，点灯泡按钮照亮，点击软件界面上的AFM-STM退针钮使显微镜探头缩回。 3、使用专用镊子将样品连同载物片放入磁性样品台上，小心调整样品区域之中间。小心不要碰触探头、激光源等。 4、点击软件界面的AFM-STM使探头移回。关闭舱门。 三、操作程序 1、运行软件的camera功能，点击绿色的play键。运行approach，点击蓝色step move，将样品降低到安全距离。 2、运行软件的aiming功能，点击tools-motors-video calibration-右下角specify laser step 1-Alt+左键-确定-手动Alt+左键点击红十字中心，使激光与十字匹配。 3、运行AFM钮，使针头伸出。点击Shift+左键点击针悬臂梁的中间或偏上三分之一处，点击move laser使激光移动到点击位置，然后用Laser X和Y将Laser 调到最大，点击Aiming，使DFL、LF为0。 4、运行软件的Resonance功能，选择semicontact模式，在probes里选择对应针尖，点击Auto，调节探针悬臂的共振频率。如产生共振，调节Gain和lockgain 的大小（保证其乘积大小不变），确定setpoint为典型值Mag的一半，Gain0.5-1之间。 5、运行landing，观察way值变化。 6、运行软件的Approach功能，自动完成下针。使探针下降至检测距离。 7、点击Scanning按钮，开始样品扫描，扫描图样将自动保存至指定文件夹。注意: 1、除去扫描过程，其他改变任何程序或移动样品的操作都应先关闭反馈键使ON 变为OFF。操作过程中确保XY是闭环状态？ 2、取放样品时均应首先软件操作使探头缩回。 3、扫描结果的优劣决定于当前探针状态（是否断针和污染）和所选用的反馈灵 敏度Gain。在确保不损伤仪器以及珍贵探针的情况下进行优化调节。
原子力显微镜的应用
1.引言 随着人类科研的不断发展, 纳米尺度上物质的结构、相互作用以及一些特殊的现象等越来越受到关注, 所以各种研究方法和仪器手段也应运而生。原子力显微镜（Atomic Force Microscope，简称AFM）利用其微悬臂上尖细探针与样品的原子之间的作用力，从而达到检测的目的。其具有原子级的分辨率[1]。由于原子力显微镜既可以观察导体，也可以观察非导体，从而弥补了扫描隧道显微镜的不能观察非导体的不足。 图1 原子力显微镜 原子力显微镜的原理及其在材料科学上的应用 摘要 本文介绍了原子力显微镜的发展过程、探测原理等方面，从原子力显微镜对于材料表面形貌分析，粉体材料分析，纳米材料分析等方面，综述了原子力显微镜技术在材料科学学方面的应用，并展望原子力显微镜在未来的发展 关键词 原子力显微镜工作模式特点表面形貌 Abstract Thisarticle provide information of AFM(Atomic Force Microscope),about the development,the principle,from AFM on analyzing surface of material ,dusty material and nanometer size material. And look into the future of AFM Key word AFM working model characteristic surface
2.仪器工作原理 AFM通常由氮化硼作为一个灵敏的弹性微悬臂，在其尖端有一个用来在样品表面上扫描的很尖细的探针。假设有两个原子，一个是在微悬臂的探针尖端，另一个是在样品的表面，它们之间的作用力会随着距离的变化而变化。当原子和原子很接近时，彼此的电子云排斥力作用会大于原子核与电子云之间的吸引作用，其合力表现为排斥作用。反之，若两原子分开到一定距离时，其电子云的排斥作用小于彼此原子核与电子云之间的吸引力作用，故其合力表现为吸引作用。原子力显微镜就是利用微小探针与待测原子之间的这种交互作用力的微妙变化，来显现表面原子的形貌。[2] 在原子力显微镜中，根据利用原子间的排斥力或吸引力方式的不同，发展出了两种工作模式： （1）利用原子之间的排斥力的变化而产生样品表面轮廓，从而发展了接触式原子力显微镜（Contact AFM），其探针与样品表面的距离约为零点几个纳米。 （ 2 ）利用原子之间的吸引力的变化而产生 样品表面轮廓，从而发展了非接触式原子 力显微镜（Non-Contact AFM）其探针与样 品表面的距离约为几到几十纳米。 图2 原子与原子之间的交互作用 在原子力显微镜系统中，使用一个灵活的 微悬臂来感应针尖与样品之间的交互作用 力，该作用力随样品表面形态而变化，它 会使微悬臂随之摆动。将一束激光照射在 微悬臂的末端，当微悬臂摆动时，会使反 射激光的位置改变而造成偏移量，用激光 检测器记录此偏移量，同时将此信号传递 给反馈系统，以利于系统做适当的调整， 从而将样品表面特征以影像的方式显现出 来[3]。（如图 3） 。 图3 原子力显微镜的探测原理示意图 3.原子力显微镜的结构 3.1力检测系统 原子力显微镜使用微小悬臂来检测原 子之间力的变化量。微悬臂通常由一个 100到500μm长和大约500nm到5μm厚 的硅片或氮化硅片制成。微悬臂顶端有一 个尖锐针尖，用来检测样品－针尖间的相 互作用力。 图4 原子力显微镜微悬臂 3.2位置检测系统
测试探针种类【大全】
测试探针——种类 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 测试探针的种类有PCB探针、ICT功能测试探针（汽车线束测试探针、电池针、电流电压针、开关针、电容极性针、高频针）、BGA测试探针等 探针根据电子测试用途可分为： A、光电路板测试探针：未安装元器件前的电路板测试和只开路、短路检测探针，国内大部分的探针产品均可替代进口产品；（原文来自于购线网） B、在线测试探针：PCB线路板安装元器件后的检测探针； C、微电子测试探针：即晶圆测试或芯片IC检测探针。 根据产地不同又分为美国QA探针、美国ECT探针、美国IDI探针等，德国INGUN探针，德国PTR探针等，韩国LEENON探针，台湾CCP中国探针，台湾UC佑传探针等。 测试探针的质量主要体现在材质、镀层、弹簧、套管的直径精度及制作工艺上。测试探针分国产、台湾香港、进口三种，而国内的产品其材质很多用进口材质。 探针主要类型：悬臂探针和垂直探针。 悬臂探针：劈刀型（Blade Type）和环氧树脂型（Epoxy Type） 垂直探针：垂直型（Vertical Type） 1.ICT探针（ICT series Probes) 一般直径在2.54mm-1.27mm之间，有业内的标准称呼100mil,75mil,50mil,还有更特别的直径只有0.19mm,主要用于在线电路测试和功能测试．也称ICT测试和FCT测试．也
基于探针与NetFlow的高速网络流量监测技术的研究与实现
基于探针与NetFlow的高速网络流量监测技术的研究与 实现 赵丹怀 北京邮电大学信息处理与智能技术重点实验室，北京（100876） E-mail：zhaodanhuai@https://www.360docs.net/doc/ac14783296.html, 摘要：随着互联网的高速发展，理解网络行为对网络管理、规划和发展都有重要意义。网络流量监测是研究网络行为的基础。高速网络流量测量是分析网络状况、掌握网络流量特性的有效方法。为了更好实施网络资源管理，了解因特网业务，保障服务质量，对基于探针的网络监测模型，以及NetFlow技术的研究，阐述基于探针和NetFlow技术的高速网络流量监测技术研究与设计实现，为网络监测与技术提供参考。 关键词：流量测量，NetFlow，实时流量测量(RTFM)，流量探针 1. 引言 随着互联网的高速发展，网络流量监测技术作为目前唯一能用于分析网络状况、掌握流量特性的有效方法[1]，越来越引起企业和因特网用户，尤其IP网络运营商和因特网服务提供商(ISP)的重视[2]。一方面，企业、用户在获得网络性能指标和测量工具，可以更清楚的理解所获得的服务，以及企业网络的运行状况；另一方面，IP 网络运营商和ISP通过对网络流量的分析，获取网络拓扑、设备状况、以及各项性能指标，可以更合理部署网络资源，增强网络容量，优化服务质量。 本文研究了基于探针的实时流量测量模型，对NetFlow技术进行分析，阐述基于探针和NetFlow技术的高速网络流量监测系统的设计与实现。 2. 基于探针的实时流量测量模型 RTFM(Real time Traffic Flow Measurement)是IETF建立的一个工作组，致力于提出一种改进流量模型，该模型应当满足以下要求：可以用硬件实现；可用于IPv6流量测量；扩展原有的计费模型以扩大计量范围；实现简单；具有数据压缩的特性；同时建立流量计量管理信息库。[3]该工作组在RFC2722中定义了RTFM的基本结构。如下： 图1：RTFM基本结构 图中四个模块的含义分别是： 1）管理器（Manager）：是配置计量器及控制计量阅读器实体的应用程序。管理器向计量器发送配置命令，并监视计量器和计量阅读器的操作是否正确。 2）计量器（Meter）：是根据网络管理需要放置在特定位置的测量应用。每个计量器可以根据配置采集不同的网络数据，并可以在存储数据之前进行汇集、转换及其他操作。采集到的网络数据在进行处理并存储后称为“可用数据”。 3）计量阅读器（Meter Reader）：是将“可用数据”从计量器中传输到数据分析应用中。比较常用的实现方法是将计量器和计量阅读器放在一起实现。 4）数据分析应用（Analysis Application）：是对“可用数据”的进一步分析，并汇报分析结果以利于网络管理。
(AFM)原子力显微镜原理介绍
原子力显微镜(AFM)原理 一、原理 原子力显微镜(Atomic Force Microscopy, AFM)是由IBM公司的Binnig与史丹佛大学的Quate于一九八五年所发明的，其目的是为了使非导体也可以采用扫描探针显微镜（SPM）进行观测。 图1、原子与原子之间的交互作用力因为彼此之间的距离 的不同而有所不同，其之间的能量表示也会不同。 原子力显微镜（AFM）与扫描隧道显微镜（STM）最大的差别在于并非利用电子隧道效应，而是利用原子之间的范德华力（Van Der Waals Force）作用来呈现样品的表面特性。假设两个原子中，一个是在悬臂（cantilever）的探针尖端，另一个是在样本的表面，它们之间的作用力会随距离的改变而变化，其作用力与距离的关系如“图1”所示，当原子与原子很接近时，彼此电子云斥力的作用大于原子核与电子云之间的吸引力作用，所以整个合力表现为斥力的作用，反之若两原子分开有一定距离时，其电子云斥力的作
用小于彼此原子核与电子云之间的吸引力作用，故整个合力表现为引力的作用。若以能量的角度来看，这种原子与原子之间的距离与彼此之间能量的大小也可从Lennard –Jones的公式中到另一种印证。 为原子的直径为原子之间的距离 从公式中知道，当r降低到某一程度时其能量为+E，也代表了在空间中两个原子是相当接近且能量为正值，若假设r增加到某一程度时，其能量就会为-E同时也说明了空间中两个原子之间距离相当远的且能量为负值。不管从空间上去看两个原子之间的距离与其所导致的吸引力和斥力或是从当中能量的关系来看，原子力显微镜就是利用原子之间那奇妙的关系来把原子样子给呈现出来，让微观的世界不再神秘。 在原子力显微镜的系统中，是利用微小探针与待测物之间交互作用力，来呈现待测物的表面之物理特性。所以在原子力显微镜中也利用斥力与吸引力的方式发展出两种操作模式： （1）利用原子斥力的变化而产生表面轮廓为接触式原子力显微镜（contact AFM），探针与试片的距离约数个?。 （2）利用原子吸引力的变化而产生表面轮廓为非接触式原子力显微镜（non-contact AFM），探针与试片的距离约数十到数百?。 二、原子力显微镜的硬件架构： 在原子力显微镜（Atomic Force Microscopy，AFM）的系统中，可分成三个部分：力检测部分、位置检测部分、反馈系统。
原子力显微镜及其应用
原子力显微镜及其应用 原子力显微镜是以扫描隧道显微镜基本原理发展起来的扫描探针显微镜。原子力显微镜的出现无疑为纳米科技的发展起到了推动作用。以原子力显微镜为代表的扫描探针显微镜是利用一种小探针在样品表面上扫描，从而提供高放大倍率观察的一系列显微镜的总称。原子力显微镜扫描能提供各种类型样品的表面状态信息。与常规显微镜比较，原子力显微镜的优点是在大气条件下，以高倍率观察样品表面，可用于几乎所有样品（对表面光洁度有一定要求），而不需要进行其他制样处理，就可以得到样品表面的三维形貌图象。并可对扫描所得的三维形貌图象进行粗糙度计算、厚度、步宽、方框图或颗粒度分析。 原子力显微镜可以检测很多样品，提供表面研究和生产控制或流程发展的数据，这些都是常规扫描型表面粗糙度仪及电子显微镜所不能提供的。 一、基本原理 原子力显微镜是利用检测样品表面与细微的探针尖端之间的相互作用力（原子力）测出表面的形貌。 探针尖端在小的轫性的悬臂上，当探针接触到样品表面时，产生的相互作用，以悬臂偏转形式检测。样品表面与探针之间的距离小于3－4nm，以及在它们之间检测到的作用力，小于10－8N。激光二极管的光线聚焦在悬臂的背面上。当悬臂在力的作用下弯曲时，反射光产生偏转，使用位敏光电检测器偏转角。然后通过计算机对采集到的数据进行处理，从而得到样品表面的三维图象。 完整的悬臂探针，置放于在受压电扫描器控制的样品表面，在三个方向上以精度水平0.1nm或更小的步宽进行扫描。一般，当在样品表面详细扫绘（XY轴）时，悬臂的位移反馈控制的Z轴作用下保存固定不变。以对扫描反应是反馈的Z轴值被输入计算机处理，得出样品表面的观察图象（3D图象）。 二、原子力显微镜的特点 1．高分辨力能力远远超过扫描电子显微镜（SEM），以及光学粗糙度仪。样品表面的三维数据满足了研究、生产、质量检验越来越微观化的要求。 2．非破坏性，探针与样品表面相互作用力为10－8N以下，远比以往触针式粗糙度仪压力小，因此不会损伤样品，也不存在扫描电子显微镜的电子束损伤问题。另外扫描电子显微镜要求对不导电的样品进行镀膜处理，而原子力显微镜则不需要。 3．应用范围广，可用于表面观察、尺寸测定、表面粗糙测定、颗粒度解析、突起与凹坑的统计处理、成膜条件评价、保护层的尺寸台阶测定、层间绝缘膜的平整度评价、VCD涂层评价、定向薄膜的摩擦处理过程的评价、缺陷分析等。 4．软件处理功能强，其三维图象显示其大小、视角、显示色、光泽可以自由设定。并可选用网络、等高线、线条显示。图象处理的宏管理，断面的形状与粗糙度解析，形貌解析等多种功能。 三、应用实例 1．应用于纸张质量检验。2．应用于陶瓷膜表面形貌分析。3．评定材料纳米尺度表面形貌特征 1
原子力显微镜及其在各个研究领域的应用
高技术 原子力显微镜及其在各个研究领域的应用An Ato mic Force Micro sco p e and I ts A pp lication 刘延辉王弘孙大亮王民姚伟峰杨雪娜 (山东大学晶体材料国家重点实验室济南250100) 在当今的科学技术中,如何观察、测量、分析尺寸小于可见光波长的物体,是一个重要的研究方向。在众多的科学领域里,人们希望实时地看到具体的真实变化过程,而不仅仅是根据前后的现象和关系来推理,这就需要高分辨率的显微镜。适应这种需要,许多用于表面结构分析的现代仪器问世,如透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、场离子显微镜(FIM)、俄歇电子能谱仪(AES)、光电子能谱(ESCA)等,但是大多数技术都无法真正地直接观测物体的微观世界。在这之后,原子力显微镜出现了。 一、原子力显微镜的结构和工作原理 1982年,G erd Binnin g和H einrich R ohrer在I BM 公司苏黎世实验室共同研制成功了第一台扫描隧道显微镜(scannin g tunnelin g m icrosco p e,ST M),这是扫描探针显微镜这一大家族的第一个成员,其发明人Binnin g和R ohrer因此获得1986年的诺贝尔物理奖。扫描隧道显微镜的工作原理是:当探针与样品表面间距小到纳米级时,经典力学认为探针与样品在这时是不导电的,但按照近代量子力学的观点,由于探针尖端的原子和样品表面的原子有波动性,两者的波函数相互叠加,故在它们间会有电流,该电流称隧道电流。ST M就是通过检测隧道电流来反映样品表面形貌和结构的。ST M要求样品表面能够导电,从而使得ST M只能直接观察导体和半导体的表面结构;对于非导电的物质则要求样品覆盖一层导电薄膜,但导电薄膜的粒度和均匀性难以保证,且导电薄膜掩盖了物质表面的细节。 为了克服ST M的不足处,Binnin g、Quate和G er2 ber决定用微悬臂作为力信号的传播媒介,把微悬臂放在样品和ST M的针尖之间,于1986年推出了原子力显微镜(atom ic force m icrosco p e,AFM)。AFM 是通过探针与被测样品之间微弱的相互作用力(原子力)来获得物质表面形貌的信息。因此,AFM除导电样品外,还能够观测非导电样品的表面结构,且不需要用导电薄膜覆盖,其应用领域更为广阔。它得到的是对应于样品表面总电子密度的形貌,可以补充ST M对样品观测得到的信息,且分辨率亦可达原子级水平,其横向分辨率可达2nm,纵向分辨率可达0.01nm。 AFM原理图 AFM的核心部件是力的传感器件,包括微悬臂(C antilever)和固定于其一端的针尖。 根据物理学原理,施加到C antilever末端力的表达式为:F=KΔZ。式中,ΔZ表示针尖相对于试样间的距离,K为C antilever的弹性系数。 力的变化均可以通过C antilever检测。根据力的检测方法,AFM可以分成两类:一类是检测探针的位移;另一类是检测探针的角度变化。由于后者在Z 方向上的位移是通过驱动探针来自动跟踪样品表面形状,因此受到样品的重量及形状大小的限制比前者小。 微悬臂和针尖是决定AFM灵敏度的核心。为了能够准确地反映出样品表面与针尖之间微弱的相互作用力的变化,得到更真实的样品表面形貌,提高AFM的灵敏度,微悬臂的设计通常要求满足下述条件:(1)较低的力学弹性系数,使很小的力就可以产生可观测的位移;(2)较高的力学共振频率;(3)高的横向刚性, 针尖与样品表面的摩擦不会使它发生 9 科技导报3/2003
原子力显微镜在化学中的应用
高分子材料研究方法 姓名：管明章 专业：材料学 学号：200804054
原子力显微镜的原理及其在化学里的应用 扫描隧道显微镜(STM)能在多种实验环境下高分辨地实时观察导体和半导体的表面结构，提供了许多其他表面分析技术不能提供的新信息。但是STM只能直接观察导体和半导体的表面结构，对于非导体材料往往采取覆盖导电膜的方法进行间接观察，而导电膜的存在往往掩盖了表面结构的细节，而且即使是导电材料，STM观察到的是对应于表面费米能级处的态密度，当表面存在非单一电子态时，STM得到的是表面形貌和表面电子性质的综合结果。1986年Binnig等发明了第一台AFM[1]弥补了STM的不足。它不仅能给出样品的表面形貌，而且可得到样品表面在垂直方向的绝对高度。 1 原理[1,2] 原子力显微镜是利用检测样品表面与细微的探针尖端之间的相互作用力（原子力）测出表面的形貌。 探针尖端在小的轫性的悬臂上，当探针接触到样品表面时，产生的相互作用，以悬臂偏转形式检测。样品表面与探针之间的距离小于3－4nm，以及在它们之间检测到的作用力，小于10-8N。激光二极管的光线聚焦在悬臂的背面上。当悬臂在力的作用下弯曲时，反射光产生偏转，使用位敏光电检测器偏转角。然后通过计算机对采集到的数据进行处理，从而得到样品表面的三维图象。 完整的悬臂探针，置放于在受压电扫描器控制的样品表面，在三个方向上以精度水平0.1nm或更小的步宽进行扫描。一般，当在样品表面详细扫绘（XY轴）时，悬臂的位移反馈控制的Z轴作用下保存固定不变。以对扫描反应是反馈的Z 轴值被输入计算机处理，得出样品表面的观察图象（3D图象）。 图1 AFM的组成部分示意图 AFM的组成部分示意图见图1。 A:样品；B:AFM探针尖；C:探测器；D:微悬臂；E:调制压电陶瓷；F:氟橡胶；G: 压电晶体管；H: STM反馈；I:基架(铝)。 AFM必须具备以下要素：在弹性常数很小的悬臂上镶有非常尖锐的探针，具有低的弹性常数、高的力学共振频率、高的横向刚性、短的悬臂长度；探测悬臂能上下弯曲；监测和控制悬臂弯曲的反馈系统；机械扫描系统（主要是压电晶体管）是AFM最为关键的部件，是所得扫描信息的准确性与精确性的控制因素，它通过移动使样品相对探针作垂直方向的精密移动，以得到清晰图象；将所测数据转化图象的显示系统。一台具有标准扫描头(25μm)的AFM(如美国Burleigh公
原子力显微镜 细胞 分析
原子力显微镜在细胞生物学领域的应用 材料科学与工程学院 5120519012 蒋沐阳 摘要原子力显微镜是近年来生物领域的重要观测工具，它优良的观测性能和强大清晰的观测分辨率能够满足细胞生物领域不同的观测需求。本文将阐述原子力显微镜在细胞观测中的工作原理，以及待观测细胞需要经过怎样的固定处理。另外本文也将展现原子力显微镜在分析细胞的生命历程以及细胞、分子间的各种相互作用力的性能。 关键字原子力显微镜，细胞生物，成像分辨率，力-距离曲线 前言 几百年来，人类为了观察微小物体创造出了一代又一代显微镜，从最原始的光学显微镜，到以电子显微镜（SEM）为代表的第二代显微镜，再到以扫描隧道显微镜（TEM）为代表的新型显微技术，都显示出了各自代表时代科学家的智慧。而在1986年，作为扫描隧道显微镜的改进产品，原子力显微镜（AFM）的出现，更是突出的显现了显微观测技术作为人类视觉感官功能的延伸与增强的重要性。[1]不同于扫描隧道显微镜只能应用于导电物体表面，原子力显微镜在非导电物质的观测上效果出色，并且具有高分辨、制样简单、操作易行的特点。它在纳米尺度上的成像分辨率极佳，横向达到0.1~0.2nm，纵向则高达 0.01nm，[2]这样的性能使得前几代显微镜望尘莫及，也极大地推动了纳米科学的发展。因为原子力显微镜在观测过程中能够保持样品的自然状态，防止其发生变形或变性，并且能够实现对生物样品的连续动态分析与成像，所以它的出现对于微观分析要求极高的生命科学领域无疑是一块大大的宝藏，发明至今，原子力显微镜已经帮助科学家们在细胞生物学领域取得了长足的进步。 1 原子力显微镜原理简介 简单地说，原子力显微镜（Atomic Force Microscopy）是通过控制并检测样品与显微镜配备的针尖间的相互作用力来实现高分辨成像的。[2]它将扫描的针尖制作在一个对微弱力极为敏感的V字型的微悬臂上，微悬臂的另一端固定住，使得针尖趋近样品并与样品表面轻轻接触。通过压电陶瓷管的伸缩可以控制原子间的作用力恒定，微悬臂由此可以随着样品表面的起伏而震动，通过光学检测方法可以得到样品形貌的信息。 2 原子力显微镜在细胞表面成像手段 原子力显微镜有三种工作方式：接触式（Contact Mode），非接触式（Non-Contact Mode）和轻敲式（Tapping Mode）。[3]在接触式状态下，针尖与样品的距离始终保持在零点几纳米的斥力区域，正因为这样的距离接近接触，所以能够得到非常稳定、高分辨的图像；而在非接触式状态下，针尖与样品的距离则大大远于接触式，主要检测原子间的范德华力和静电力等长程力，对样品无破坏作用，但是分辨率也比接触式低；介于两者之间的是轻敲模式。在轻敲模式下，针尖与样品有一个间断的接触，微悬臂的振动可以保证测量的准确性。因为针尖同样品有接触，所以得到的分辨率几乎接近于接触式，而又因为接触非常短暂，所以不大会破坏样品表面，特别适宜于分析柔软、粘性和脆性的样品，在液体中的成像表现也良好。综合上述分析，原子力显微镜在细胞表面的成像往往采用轻敲模式。
BRUKER原子力显微镜探针 简介
布鲁克原子力显微镜探针 布鲁克AXS，是布鲁克(Bruker)股份公司（NASDAQ：BRKR）中的运营公司，拥有全球性的市场，是从事扫描探针显微镜（Scanning probe microscopes，SPMs）和原子力显微镜（atomic force microscopes，AFMs）的技术领导者。Bruker AXS专业致力于分析仪器的研发与生产，产品应用于生命科学、材料研究、新型软件开发及应用、结构及表面解析等领域。不断创新的产品为各行各业的用户带来技术领先和技术进步，用户遍及重工业、化学、药物、半导体、太阳能、生命科学、纳米技术及学术研究等领域，并致力于促进其科技进步及加速工业发展。 布鲁克公司是全球唯一一家既能生产AFM/SPM设备又能生产探针的厂商。作为全球最大的探针用户之一，我们深刻理解每个单独的组件对于一套高性能AFM系统的价值。先进的生产工艺，专业的AFM领域背景，得天独厚的生产装备，赋予探针制造众多的优势，确保在最广泛的应用领域中提供最完整的AFM解决方案。 布鲁克AFM探针制造中心特征： ?100间无尘室 ?先进的设计、制造工序及制造工具 ?内部的探针设计团队与AFM科学家及工程师通力合作，配合紧密 ?训练有素的生产团队，制造出各种型号的探针 ?全面的质量管理体系，确保探针性能行业领先 在实验中，用户所得到的数据取决于探针的质量及探针的重复性。布鲁克的探针具有严格的纳米加工控制，全面的质量测试，和AFM领域的专业背景。所以用户尽可放心，我们的探针不仅为您当前的应用提供所需的结果，同时也能为将来的研究提供参考数据。 原子力显微镜性能及技术领导者 布鲁克的原子力显微镜(AFMs)广泛应用于生命科学、材料科学、半导体、电化学等领域的纳米技术研究开发。布鲁克目前已开发了拥有专利的各种产品套件，以实际应用为导向，能提供无以伦比的精确度及分辨率，各种价位可供选择。经过几十年的不断创新和设计优化，布鲁克的AFM系统能为用户提供更加简单易掌握的技术。 布鲁克公司的AFMs，探针，及配件具有PeakForce QNM?、ScanAsyst?和PeakForce?Tapping等专利技术，超过20种成像模式，以其卓越的性能广泛应用于科研和工业界各领域，能有效地增加产能，帮助用户更加方便快捷地获取量化的数据结果。布鲁克公司以其独特的生产装备能为用户的特殊应用量身定做，提供完整的、高性能的解决方案。无以伦比的本地化应用及技术专员会在使用的过程中一直协助用户，从产品、探针及配件选择，到应用支持和下一代技术更新。 布鲁克公司发展简史： 1992—轻敲模式及AFM液态中成像 1994—闭环SPM —第一台用于生命科学的AFM(BioScope?) 1995—相位成像模式及抬高模式 1999—电学应用模块 2000—加快10倍成像 2001—高温聚合物成像 2002—用于力谱的原子力显微镜(PicoForce) 2003—扭转共振模式(TR-Mode?)