具有抗磁悬浮弹簧系统的原子力显微镜横向力校准

一种新型抗磁横向力校准器（D-LFC）已经开发，能够直接校准原子力显微镜（AFM）悬臂-尖端或-珠子组件。这使得AFM能够准确测量在小尺度下摩擦或生物力学测试实验中遇到的横向力。在开发过程中，分析了AFM悬臂组件在摩擦加载下的变形特性，并确定了组件的四个基本响应变量，即力常数。校准这四个变量中的横向力常数和“串扰”横向力常数，使得能够测量绝对的AFM横向力。D-LFC由四个NdFeB磁铁和一块抗磁热解石墨片组成，可以在0.1%的精度范围内校准这两个常数。D-LFC的准备和获取力常数所需的数据处理比其他任何校准方法显著简单。最新的校准技术，称为“楔形法”，主要校准两个常数之一，并且如果串扰效应得到适当分析，则主要适用于尖锐的尖端。相反，D-LFC可以同时校准任何曲率半径的AFM尖端或珠子的两个常数。这些能力可以将AFM横向力测量的适用范围扩展到各向异性的多尺度摩擦过程以及细胞和分子在组合加载下的生物力学行为的研究中。本文提供了D-LFC方法的详细信息以及与楔形法的比较。