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Technische Artikel

Die Untersuchung von Haarschädigung durch Sonnenlicht mittels Rasterkraftmikroskopie

Alvin Lee
Monta Vista High School

 

Abstrakt

Sonnenschutzprodukte wie Hüte, Sonnencreme und Kleidung werden häufig verwendet, um Hautreizungen und Schäden zu verhindern. Zum Schutz von Haaren gibt es nur wenige Produkte. Wir haben die Effekte des Sonnenlichts auf das Haar untersucht, um die Frage zu beantworten, ob solche Produkte von Interesse wären, insbesondere für Menschen mit hellen, weniger fotostabilen Haaren. Haare wurden mit dem Park NX20 Rasterkraftmikroskop (RKM) und dem Auto-Modus der benutzerfreundlichen Park SmartScan Software abgebildet, um ihre Topografie im Nanometerbereich vor und nach längerer Sonneneinstrahlung zu vergleichen. Die Analyse konzentriert sich auf topografische Veränderungen nach Sonneneinstrahlung, die auf strukturelle Schäden hinweisen, sowie auf eine Querschnittsanalyse für mögliche interne Veränderungen. Mehrere 5 µm x 5 µm Bereiche von Haaren wurden untersucht, um Schäden in Bezug auf die Änderung des Oberflächenrauigkeitswertes (Rq) zu quantifizieren. Die Verringerung der Oberflächenrauigkeit in hellen und dunklen Haaren nach längerer Sonneneinstrahlung wurden untersucht: Bei schwarzem Haar verringert sich die Rauigkeit um 77,3 % weniger als bei blondem Haar. Dies zeigt, dass eine verlängerte Sonneneinstrahlung das Haar glättet, indem es seine Oberflächenschichten gleichmäßig abträgt und dass schwarzes Haar widerstandsfähiger ist gegen diesen Prozess als blondes Haar. Diese Beobachtung unterstützt unsere Querschnittsdaten: Bei schwarzem Haar wurde die Schuppenschicht um 0,1 µm verringert, während bei blondem Haar eine Abnahme von 1,5 µm in der Schuppenschicht beobachtet wurde.

 

Einleitung

Das Ziel dieser Studie ist es, die Auswirkungen der langfristigen Einstrahlung von Sonnenlicht auf Haarfasern zu beobachten. Viele Menschen ist der schädigende Effekt von langer Sonneneinstrahlung auf die Haut bekannt, aber nur wenige denken an die Auswirkungen auf das Haar. Dunkles Haar ist bekanntermaßen resistenter gegen Sonnenlichtschäden als blondes Haar [1] aufgrund des instabilen Pigments Pheomelanin, das in dunklem Haar nur zu einem Fünftel von dem vorliegt, was man in blondem Haar findet [2]. Dieser Unterschied deutet darauf hin, dass Lösungen zur Linderung der Schäden von langer Sonneneinstrahlung auf die Haarfarbe abgestimmt werden müssen. Unter Verwendung des Park NX20 RKM-Systems wurde die durch Sonnenlicht verursachte Schädigung in schwarzem und blondem Haar untersucht: Die Oberflächenrauigkeitswerte (Rq) vor und nach einer standardisierten Dosis von Sonnenlicht wurden verglichen.

Weil blondes Haar fünfmal mehr Pheomelanin (eine Substanz, die für seine geringe Fotostabilität bekannt ist) als schwarzes Haar enthält, ist zu erwarten, dass in blondem Haar mehr freie Radikale produziert werden. Diese freien Radikale sind durch Licht erzeugte, chemisch reaktive Partikel. Sie zerstören die Schuppenschicht durch Reaktion mit nahe gelegenen stabilen Molekülen und erodieren die natürliche Struktur des Haares [3]. Nach Sonneneinstrahlung ist aufgrund der ungleichmäßigen Bildung von Kratern und Taschen durch freie Radikale eine rauere Haaroberfläche zu erwarten. Demzufolge sollte auch eine Veränderung des Querschnitts durch die Abtragung der Schuppenschicht messbar sein.

 

Experimente

Mit dem Park NX20 RKM können Bilder im Nanometerbereich erzeugt werden. Die Topografie der Probe wird mit einer Sonde erstellt, die über die Probe gleitet. Die RKM-Sonde bewegt sich dabei nach oben und unten, je nach Topografie der Probe. Die Z-Position der Sonde wird registriert und dient zur Erstellung der Probenabbildung. Das RKM ist aus mehreren Gründen die hierfür geeignete Lösung. Das am häufigsten verwendete Instrument mit Blick auf Haare ist das Rasterelektronenmikroskop (REM). Das Problem bei der Verwendung eines REM-Instruments ist die Notwendigkeit einer leitfähigen Oberfläche. Die Probenvorbereitung ist nicht nur mühsam und kostspielig, sondern verändert auch die Probe und deren Zusammensetzung. Darüber hinaus ist die Rasterkraftmikroskopie auch in der Lage, viele mechanische Eigenschaften der Probe, wie z. B. Rauigkeit - einen der Schlüsselwerte zur angestrebten Analyse zu verfolgen.

Unbehandeltes dunkles Haar vom Autor und unbehandeltes blondes Haar einer 24-Jährigen wurden zur Untersuchung der natürlichen Topografien mit dem Park NX20 abgebildet. Die Proben wurden auf einem Kohlenstoffband montiert, um die genaue Landung der Non-Kontakt Spitze (wie PPP_NCHR oder OMCL-AC160TS) auf der Oberfläche des Haares zu unterstützen und die Stabilität der Probe zu erhöhen. Um eine konsistente Tip-Proben-Landeposition zu erhalten, wurden markante Bereiche des Kohlenstoffbandes in der Nähe des Haares identifiziert und unter Verwendung einer Pinzette mithilfe des optischen Mikroskops für Positionsgenauigkeit eingeschoben. Alle Operationen des Park NX20 wurden mit der Park SmartScan-Betriebssoftware im Non-Kontakt-Modus durchgeführt.

Haarproben, nachfolgend als "schwarz" und "blond" bezeichnet, wurden für eine Gesamtdauer von 42 Stunden direktem Sonnenlicht für je 6 bis 8 Stunden direktem Sonnenlicht ausgesetzt. Während der Belichtungszeiten wurde der UV-Index zur quantitativen Bestimmung der Intensität des Sonnenlichts aufgezeichnet. Der durchschnittliche UV-Index betrug im Verlauf von 42 Stunden 7,6.

Zur Analyse von möglichen inneren Schäden wurden Querschnitte von schwarzen und blonden Haaren vor und nach Sonneneinstrahlung erstellt. Die Haare wurden seitlich aufgereiht und in Epoxidharz eingebettet. Das gehärtete Epoxid wurde so präsentiert, dass die Haarspitzen nach oben zeigen (siehe Fig. 4a-d). Die Oberseite dieses Aufbaus wurde dann geschliffen und mit Siliciumdioxidfilm poliert, wobei die Rauigkeit auf 0,04 um verringert wurde.

 

ERGEBNISSE & DISKUSSION

Oberflächenrauheit. Um die Rauigkeit zu vergleichen, wurden 5 µm x 5 µm Aufnahmen einmal in der x-Richtung und einmal in der y-Richtung geglättet, basierend darauf, welche lineare Regression am besten passte. Dies diente der Vermeidung von makroskopischen Konturen. Aus einer größeren Aufnahme, die einen vollständigen Überblick über die gesamte Haarprobe erlaubte, wurden 5 µm x 5 µm Bereiche ohne sichtbare Stufen oder Schuppen ausgewählt (siehe 1a). Für das mit Sonnenlicht behandelte Haar wurden drei 5 µm x 5 µm Bereiche untersucht. Der untere 5 µm x 2 µm Anteil des ausgewählten Bereichs wurde dann zur Bestimmung der Rauigkeit verwendet (siehe Abb. 1a). Nach 42 Stunden Sonneneinstrahlung nahm die Oberflächenrauigkeit in schwarzem wie blondem Haar ab. Die dargestellten Abbildungen sind nicht abgeflachte Rasteraufnahmen mit einem kontrastreichen Farbfilter.

 

161223-afm-image-hairAbbildung 1a. Beispiel für die Auswahl eines 5 µm × 5 µm Bereichs von einem Probenhaar für die Oberflächenrauigkeitsanalyse. 40 µm x 100 μm RKM-Topografiebild von schwarzem Haar nach 42 Stunden Sonnenlichteinstrahlung. Für die Rauheitsmessung wurde ein kleiner Bereich auf der Oberfläche gewählt, der frei von jeglichen Stufen oder Schuppenrändern ist.

  

161223-afm-image-hair-3dAbbildung 1b. 3D-RKM-Topografiebild der Probe in Abbildung 1a. Derartige Bilder können erzeugt werden, da das RKM in der Lage ist, Z-Richtungsdaten zu verarbeiten, indem man die Spitze nach oben und nach unten und von Seite zu Seite bewegt. 3D-Renderings der RKM-Topografie waren von unschätzbarem Wert zur Einschätzung, dass der gewählte Bereich frei von Stufen oder Schuppenrändern war.

 

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Abbildung 2. RKM-Topografiebilder der schwarzen Haarproben: (a) vor Sonneneinstrahlung; Rq: 4,5 nm, (b) erste Probe nach 42 Stunden Sonnenlicht, Rq: 4,1 nm, (c) zweite Probe nach 42 Stunden Sonnenlicht, Rq: 4,9 nm und (d) dritte Probe nach 42 Stunden Sonnenlicht, Rq: 3,1 nm. Der grüne Rahmen in Fig. 2a ist der Bereich, in dem der Rq-Wert für diese Probe berechnet wurde; Bereiche mit identischen Abmessungen und Positionen wurden zur Berechnung der Rq-Werte anderer Proben verwendet.

Alle Topografiebilder in Abb. 2 haben aufgrund des Hochkontrastfilters Peaks in orange. Die Rq-Werte nach Sonneneinstrahlung sanken entgegen unserer Hypothese. Der Unterschied im Rq zwischen unbehandelten Haar und bestrahltem Haar beträgt 0,5 nm. Das Bild der unbehandelten Probe (Fig. 2a) enthält sichtbare Unebenheiten, die am ehesten durch Schädigung durch freie Radikale erodiert und abgeflacht wurden, bis sie den Oberflächen in Fig. 2b-d ähnelten.

 

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Abbildung 3. RKM-Topografiebilder der blonden Haarproben: (a) vor Sonneneinstrahlung, Rq: 8.2 nm, (b) erste Probe nach 42 Stunden Sonnenlicht, Rq: 7.4 nm, (c) zweite Probe nach 42 Stunden Sonnenlicht, Rq: 7,0 nm und (d) dritte Probe nach 42 Stunden Sonnenlicht, Rq: 4,0 nm. Der grüne Rahmen in Fig. 3a ist der Bereich, in dem der Rq-Wert für diese Probe berechnet wurde; Bereiche mit identischen Abmessungen und Positionen wurden zur Berechnung der Rq-Werte anderer Proben verwendet.

 

ΔRq des unbehandelten blonden Haares und des bestrahlten blonden Haares beträgt im Mittel 2,1 nm. Dies ist fast viermal größer als bei schwarzen Haaren. Ausgehend von der visuellen Qualität der Topografie, die in jedem Bild von Fig. 3 zu sehen ist, ist es offensichtlich, dass die Rauigkeit tatsächlich abnimmt. Während blonde Haare nach der 42-stündigen Bestrahlung Unebenheiten auf der Oberfläche haben, zeigte die unbehandelte Probe (Fig. 3a) wesentlich größere Erhebungen und Krater auf der Oberfläche, die mit Sonneneinstrahlung verschwinden.

Querschnitte: Die Beanspruchung der Haare durch die Sonneneinstrahlung wurde mittels Untersuchung der Schuppenschichthöhe bestimmt. In Theorie haben wir eine Abnahme der Schuppenschichthöhe durch lichtinduzierte, freie Radikale erwartet. Sowohl die Topografie als auch Amplitudendaten wurden beim Abtasten des Querschnitts mit dem RKM aufgezeichnet. Die Amplituden-Bildgebung wurde hauptsächlich für hoch-kontrastreiche Aufnahmen benutzt, um die Kutikula Region sichtbar und für die Analyse identifizierbar zu machen.

 

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Abbildung 4. RKM-Topografie (links) und Amplitude (rechts) von Haarproben im Querschnitt: (a) Schwarzes Haar vor Sonneneinstrahlung, Schuppenschichthöhe = 2,1 μm, (b) schwarzes Haar nach 42 Stunden Sonneneinstrahlung, Schuppenschichthöhe = 2,0 µm, (c) blondes Haar vor Sonneneinstrahlung, Schuppenschichthöhe = 2,6 µm und (d) blondes Haar nach 42 Stunden Sonneneinstrahlung, Schuppenschichthöhe = 1,1 µm. Die Schuppenschichthöhe wurde durch das Messen des Abstandes zwischen den in den Amplitudenbildern dargestellten dreieckigen bläulichen Farbmarkern bestimmt.

 

Entsprechend unserer Querschnittsergebnissen scheint es, dass sowohl bei schwarzem wie auch blondem Haar die Schuppenschicht nach Sonnenlichtbehandlung kleiner wurde: Bei schwarzem Haar verringerte sie sich um 0,1 µm, während sie bei blondem Haar um 1,5 µm abnahm. Vor dem Hintergrund, dass blonde Haare weniger fotostabil sind als schwarzes Haar, unterstützen diese Daten die Idee, dass erhöhte Pheomelanin-Spiegel im blonden Haar mit einer erhöhten Schädigung durch Licht korrelieren.

 

Schlussfolgerung

Sonnenlicht beeinflusst dunkles wie helles Haar, da in beiden Fällen die Oberflächenrauigkeit bei längerer Einstrahlung abnimmt. Dies steht im Gegensatz zu der postulierten Hypothese, dass die Rauigkeit zunimmt. Sonnenlicht glättet die Oberfläche des Haares und verringert die Schuppenschichthöhe. Dies konnte durch die Bestimmung der Oberflächenrauigkeit und die Querschnittsanalyse gezeigt werden. Es scheint auch, dass der ΔRq für blondes Haar größer ist als der von schwarzem Haar bei gleicher Menge und Intensität an Sonnenlicht. Dies deutet darauf hin, dass schwarzes Haar mit einer langsameren Rate abgebaut wird als blondes Haar. Dies wird unterstützt von früheren Ergebnissen zur Pheomelaninkonzentration in Haaren.

Da die Schuppenschicht am ehesten durch äußere Einflüsse geschädigt wird, macht es Sinn anzunehmen, dass das Haar strukturell schwächer wird, wenn die Schuppenschichthöhe sich verringert. Studien zeigen, dass die Zugfestigkeit (Bruchfestigkeit beim Ziehen) des Haares nach UV-Bestrahlung abnimmt [4]. Andere mechanische Eigenschaften, die sich wahrscheinlich aufgrund längerer Sonneneinwirkung ändern würden, sind Duktilität und Reibung. Die Reibungskraft würde wahrscheinlich aufgrund der verringerten Rauigkeit nach Sonneneinstrahlung abnehmen. Es scheint, dass sich die Härte des Haares aufgrund der nach der Sonneneinstrahlung noch verbleibenden Schuppenschicht nicht stark ändern würde. Sie könnte sich jedoch aufgrund der chemisch reaktiven Moleküle (freie Radikale) ändern. Diese könnten Nebenprodukte erzeugen, die sich in der Härte von den Proteinen, aus denen Haar normalerweise besteht, unterscheiden.

Basierend auf unseren Befunden ist der Haarschaden bei schwarzhaarigen Individuen nicht von großer Bedeutung, da die Schuppenschicht nur um 0,1 µm abnimmt, ein Abstand, der nahezu vernachlässigbar ist, da er weniger als 4% der ursprünglichen Breite beträgt. Blonde Haare, auf der anderen Seite, benötigen mehr Schutz nach Sonneneinstrahlung. Im Laufe von 42 Stunden nahm die blonde Haarkutikula um mehr als die Hälfte ihrer ursprünglichen Breite (on 2,6 µm auf 1,5 μm) ab, was bedeutet, dass in weniger als 84 Stunden keine Kutikula zum Schutz der Haaroberfläche mehr vorhanden wäre. Die Schuppenschichtdicke unserer Proben vor Sonneneinstrahlung steht im Einklang mit Berichten mit einer wesentlich größeren Stichprobe [5]. Die Beziehung von Pheomelanin zu diesem Phänomen konnte im Rahmen dieser Studie nicht eindeutig identifiziert werden. Bei Pheomelanin, das sich im Kortex des Haarschaftes und nicht in der äußeren Schuppenschicht, müsste eine durch freie Radikale verursachte Beschädigung nach außen durch den Haarschaft dringen, um die Schuppenschicht zu beeinflussen. Effekte dieses spekulierten Radikalweges waren weder in der Topografie noch in den Amplitudenbildern der Querschnitte nach Sonneneinstrahlung zu sehen. Es ist durchaus möglich, dass der starke Schuppenschichtabbau in blondem Haar durch einen anderen, nicht identifizierten strukturellen Faktor verursacht wird.

Betrachtet man nur die Schädigung der Schuppenschicht, so sind die mechanischen Eigenschaften von blonden Haaren negativ beeinflusst. Beispielsweise können sonnengeschädigte blonde Haare auch die Keratinbündel im Kortex des Haarschaftes beeinflusst haben, wodurch das Haar aufgrund seiner verringerten Zugfestigkeit viel einfacher bricht. Es gibt Produkte auf dem Markt wie Keratin-enthaltende Shampoos, die als wichtig für die Reparatur von Sonnenlicht geschädigtem Haar gepriesen werden. Die Richtigkeit solcher Ansprüche ging über den Rahmen dieser Studie hinaus, kann aber ein interessantes Thema für die Zukunft sein.

Besser kontrolliertere Umgebungsbedingungen zur Untersuchung von Haaren wären von Vorteil. Durch den Einsatz einer UV-Lampe anstelle des Sonnenlichts könnte man quantitativ einschätzen, wie viel Strahlungsenergie das Haar erhielt. Somit könnten Veränderungen im Haar als eine Funktion der Zeit und der Strahlungsenergie dargestellt werden. Weil der UV-Index speziell für Hautschäden konzipiert war, ist er möglicherweise nicht die beste Form der Messung. Andere Formen zur Aufzeichnung der Sonnenlichtintensität waren zum Zeitpunkt der Experimente nicht verfügbar. Solche Überlegungen wären in Folgeuntersuchungen zu diesem Thema von Nutzen.

 

Danksagung

Danke an Park Systems, Dr. Byong Kim, Dr. Mina Hong, Gerald Pascual und Keibock Lee, die diese Studie möglich gemacht haben.

 

REFERENZEN

(1) Lee, W.S. "Photoaggravation of Hair Aging." International Journal of Trichology. Medknow Publications, Dec. 2009. Web. 09 Aug. 2016.

(2) RM, Tyrell. "Result Filters." National Center for Biotechnology Information. U.S. National Library of Medicine, n.d. Web. 10 Aug. 2016.

(3) Monteiro, V.F. "UV Radiation: Aggressive Agent to the Hair--AFM, a New Methodology of Evaluation." Journal of Cosmetic Science (2003): 1-11. Web.

(4) Noguiera, A.C.S. and Joekes, I. "Hair Melanin Content and Photodamage." Journal of Cosmetic Science (2007): 1-7. Web.

(5) Takahashi, T., Hayashi, R., Okamoto, M., and Inoue, S. "Morphology and properties of Asian and Caucasian hair." Journal of Cosmetic Science (2006): 57, 327-338. Web.


Anhang A

Die Struktur des menschlichen Haarschaftes

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Ein gezeichneter Querschnitt eines Haarschaftes aus Henry Grays Anatomie des menschlichen Körpers.

Jede Haarsträhne besteht aus Schichten von Strukturen, die jeweils spezifische Funktionen ausüben. Die äußerste Schicht, die Schuppenschicht, steht im Mittelpunkt dieser Studie. Sie besteht aus Blättern von dünnen toten Zellen, die einander überlappen und im Mikroskop wie Schuppen aussehen. Die Schuppenschicht schützt das Innere des Haarschaftes und ist mit Lipiden zur Abstoßung von Wasser beschichtet. Im Gegensatz zur landläufigen Meinung bestimmt die Schuppenschicht nicht die Haarfarbe. Die Schuppenschicht ist transparent und lässt die darunter liegenden Strukturen durchscheinen.

Die Haarfarbe wird von der nächsten Schicht, der Haarrinde, bestimmt. Diese Region ist der am höchsten organisierte Bereich des Haarschafts. Sie enthält Keratinbündel, die dem Haar seine mechanische Festigkeit verleihen, und Melaninpigmente. Die Anzahl, Verteilung und Arten von Melanin in der Haarrinde bestimmen die Haarfarbe. Pheomelanin und Eumelanin werden in der Haarrinde gefunden. Es wird vermutet, dass Pheomelanin für die beobachteten Unterschiede in der Haarschädigung verantwortlich ist.

Die innerste Struktur im Haarschaft ist die Medulla. Diese Region ist die am wenigsten verstandene Struktur im Haarschaft. Sie kann mit dem Knochenmark verglichen werden. Mitochondriale DNA lässt sich in großen Mengen aus der Medulla extrahieren - ein Prozess, der für forensische Untersuchungen von Bedeutung ist.

 


Anhang B

Grundlegende Betriebsarten in der Rasterkraftmikroskopie

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Ein Grundkonzept für die Rasterkraftmikroskopie im Non-Kontakt Modus. Beachten Sie, dass der abgelenkte rote Laserstrahl (A) in einen Sensor (B) zurückstrahlt. So kann das System die Änderungen der Position der Sonde (C) verfolgen. Die vertikale Information und die registrierten Seitenbewegungen werden dann mittels Software kombiniert, um ein Bild der Topografie der Probe zu erzeugen.

Atomic force microscopes (AFM) are tools that can gather topographical information by running a mechanical probe across the surface of a target sample. This mechanical probe consists of a spring-like cantilever which has a sharp tip fixed to its free end. AFM systems can be run in one of several basic modes of operation:

Rasterkraftmikroskope sind Werkzeuge, die topografische Informationen sammeln können, indem sie eine mechanische Sonde über die Oberfläche einer Zielprobe gleiten lassen. Die mechanische Sonde besteht aus einem federartigen Ausleger, der an seinem freien Ende eine scharfe Spitze aufweist. RKM-Systeme können in einer von mehreren Grundbetriebsarten betrieben werden:

(1) Kontakt Modus. In diesem Modus wird die Sonde in physischen Kontakt mit der Probe gebracht und sanft zeilenweise seitwärts bewegt, bis die gesamte Probe abgetastet ist. Im Laufe der Abtastung sinkt die Sonde in Vertiefungen und steigt mit Erhöhungen. Diese Bewegungen werden aufgezeichnet. Die lateralen und vertikalen Bewegungen der Sonde werden mittels Software kombiniert, um ein Bild von der Rasterstelle im Nanometerbereich zu erzeugen.

(2) Non-Kontakt Modus. Dieser Modus wurde in der vorliegenden Studie verwendet. Wie der Name schon andeutet, wird der Cantilever der Sonde dazu gebracht, bei einer bestimmten Referenzamplitude gerade oberhalb der Probenoberfläche zu oszillieren. Die Sondenspitze vermeidet beim Rastern direkten physischen Kontakt mit der Probe. Wenn sich die Sondenspitze der Probenoberfläche nähert, nimmt die Amplitude der Schwingung des Cantilevers ab. Die eingebaute Rückkopplungsschleife des Systems erkennt diese Änderung und hebt die Sonde derart an, dass die Cantileveroszillation zu ihrer ursprünglichen Referenzamplitude zurückkehrt. Diese präzisen vertikalen Bewegungen werden dann mit anderen aufgenommenen seitlichen Bewegungen kombiniert, um ein Bild von der Rasterstelle im Nanometerbereich zu erzeugen.

Zusammen mit dem Non-Kontakt Modus wurde ein anderer Begriff aus der Rasterkraftmikroskopie in dieser Studie verwendet: Amplitudenabbildung. Ein RKM-Amplitudenbild ist eine 2D-Anzeige des Fehlersignals, das bei Verwendung des Nicht-Kontakt Modus erhalten wird. Sie zeigt den Grad, bei dem die Schwingungsamplitude des Cantilevers von der ursprünglichen Referenzamplitude zu einzelnen Zeitpunkten abweicht. Dies ist hilfreich bei der Visualisierung bestimmter topografischer Merkmale mit dramatischer Steigungsänderung, wie steilen Gefällen und Anstiegen (bei denen sich die Amplitude in kurzer Zeit dramatisch ändern kann), ist aber weniger nützlich bei der Darstellung von gemächlichen, gleichbleibenden Änderungen der Steigung, wie flachen Vertiefungen (wo Amplitudenänderungen über relativ große Zeiträume stattfinden).

(3) Tapping-Modus, wird auch von einigen RKM-Benutzern als Alternative zum Non-Kontakt Modus verwendet. Bei diesem Modus schwingt der Cantilever oberhalb einer Probenoberfläche, jedoch mit viel höheren Amplituden. Bei diesem Verfahren stumpfen die Sonden schnell ab. Das ist ein Problem, da stumpfe Spitzen Bilder mit geringerer Auflösung erzeugen und deshalb die Sonden häufig ausgetauscht werden müssen.