Rasterkraftmikroskopie

In allen Kontakt-Messmethoden steht die Messspitze in direktem mechanischem Kontakt. Unter Kontakt versteht man, wenn die Probe ausreichend an die Spitze herangefahren wird und man sich im repulsiven Bereich der intermolekularen Kraft-Abstand-Kurve befindet. Die Kraft zwischen Messspitze und Probenoberfläche wird während der Messung konstant gehalten, indem man auf eine konstante Auslenkung des Cantilevers regelt, d.h. der auf den Cantilever ausgeübte Druck bleibt konstant.. Ein wesentlicher Nachteil des Contact-Modus ist die Tatsache, dass die Probe während des Rasterns hohe laterale Kräfte erfährt.

Im Nicht-Kontakt-Modus wird der Cantilever durch eine externe periodische Kraft zu Schwingungen angeregt. Die Frequenz der Anregung wird etwas oberhalb der Resonanzfrequenz des Cantilevers gewählt. Nähert sich die Messspitze der Oberfläche an, wird durch die wirkenden Kräfte zwischen Spitze und Probe die Schwingung des Systems gedämpft und Amplitude sowie Frequenz der Schwingung reduziert. Diese Änderungen enthalten Informationen über charakteristische Eigenschaften der Probe.

Der intermittiernde Modus (oft tapping mode) entspricht im wesentlichen dem Nicht-Kontakt-Modus - mit dem Unterschied, dass die Anregungsfrequenz in diesem Fall leicht unterhalb der Resonanzfrequenz des Cantilevers gewählt wird. Da bei der Annäherung an die Probenoberfläche die Resonanzfrequenz des Systems erniedrigt wird, kann mehr Energie in die Blattfeder übertragen werden. Durch die dadurch geringfügig größere Amplitude als beim Nicht-Kontakt Modus trifft die Spitze an jedem Minimum der Schwingung auf die Probenoberfläche auf. Der Tapping-Modus bietet somit geringe Auflagekräfte auf der Ober-fläche zusammen mit guter Auflösung und mittleren Messgeschwindigkeiten. Er ist für viele Anwendung der ideale Kompromiß.