?、? 原子力顯微鏡是什么?

　　原子力顯微鏡(Atomic force microscopy，AFM)是一種以物理學原理為基礎，通過掃描探針與樣品表面原子相互作用而成像的新型表面分析儀器。它屬于繼光學顯微鏡、電子顯微鏡之后的第三代顯微鏡。

　　AFM通常利用一個很尖的探針對樣品掃描，探針固定在對探針與樣品表面作用力極敏感的微懸臂上。懸臂受力偏折會引起由激光源發出的激光束經懸臂反射后發生位移。檢測器接受反射光，最后接受信號經過計算機系統采集、處理、形成樣品表面形貌圖像。

　?、? 原子力顯微鏡的發展

　　早期研制的為接觸式原子力顯微鏡，它包括恒力模式和恒高模式。前者利用反射光位移引起的光電二極管輸出電壓的變化構成反饋回路控制壓電陶瓷管伸縮，從而調節固定于掃描器上樣品的位置，保持樣品和探針間作用力(懸臂彎曲度)不變，測量每一點高度的變化。后者保持樣品和探針間的距離不變，測量每一點作用力的大小。這種模式在調節探針與樣品距離前即可直接觀測懸臂彎曲度的改變。

　　除傳統的接觸式之外，1993年又研制出輕敲式原子力顯微鏡。該顯微鏡在掃描過程中探針與樣品表面輕輕接觸，懸臂受存在于兩者間的排斥力作用隨樣品表面起伏發生高頻振顫。由于探針與樣品的接觸短暫，因此它更適用于質地脆或固定不牢的樣品。

　　掃描樣品時，利用傳感器檢測這些變化，就可獲得作用力分布信息，從而以納米級分辨率獲得表面結構信息。它主要由帶針尖的微懸臂、微懸臂運動檢測裝置、監控其運動的反饋回路、使樣品進行掃描的壓電陶瓷掃描器件、計算機控制的圖像采集、顯示及處理系統組成。微懸臂運動可用如隧道電流檢測等電學方法或光束偏轉法、干涉法等光學方法檢測，當針尖與樣品充分接近相互之間存在短程相互斥力時，檢測該斥力可獲得表面原子級分辨圖像，一般情況下分辨率也在納米級水平。AFM測量對樣品無特殊要求，可測量固體表面、吸附體系等。

　?、? 原子力顯微鏡工作原理

　　原子力顯微鏡:是一種利用原子,分子間的相互作用力來觀察物體表面微觀形貌的新型實驗技術.它有一根納米級的探針,被固定在可靈敏操控的微米級彈性懸臂上.當探針很靠近樣品時,其頂端的原子與樣品表面原子間的作用力會使懸臂彎曲,偏離原來的位置.根據掃描樣品時探針的偏離量或振動頻率重建三維圖像.就能間接獲得樣品表面的形貌或原子成分.

　?、? 原子力顯微鏡優缺點

　　相對于掃描電子顯微鏡，原子力顯微鏡具有許多優點。不同于電子顯微鏡只能提供二維圖像，AFM提供真正的三維表面圖。同時，AFM不需要對樣品的任何特殊處理，如鍍銅或碳，這種處理對樣品會造成不可逆轉的傷害。第三，電子顯微鏡需要運行在高真空條件下，原子力顯微鏡在常壓下甚至在液體環境下都可以良好工作。這樣可以用來研究生物宏觀分子，甚至活的生物組織。和掃描電子顯微鏡相比，AFM的缺點在于成像范圍太小,速度慢，受探頭的影響太大。