原子力显微镜的用途及工作方式阐述
时间：2024-09-11 阅读：172
原子力显微镜(AFM)是一种用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器。
原子力显微镜(AFM)通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的*微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。它利用一对微弱力**敏感的微悬臂，一端固定，另一端的微小针尖接近样品，通过传感器检测微悬臂的形变或运动状态变化，从而获得作用力分布信息。这种技术使得AFM能够在纳米*分辨率下获得表面形貌结构信息及表面粗糙度信息，适用于在多种环境下(包括大气及液体环境)对各种材料和样品进行观察与探测。
AFM的主要用途包括：
直接观测非导电样品，无需对样品进行复杂的处理，广泛应用于材料学、物理学、化学、生物学等领域。
表征薄膜性质，通过控制微弱作用力的恒定，获得样品表面形貌的信息。
研究样品表面的诸多特性，如表面电势、磁场力、静电力、摩擦力等。
工作方式
原子力显微镜的工作方式主要包括接触模式、非接触模式和轻敲模式等。其中，接触模式是常用的方式，它通过保持针尖与样品表面的恒定接触力，记录针尖的轨迹来获得表面形貌信息。非接触模式则通过保持针尖与样品表面一定的距离，利用它们之间的相互作用力进行扫描。轻敲模式则是介于接触模式和非接触模式之间的一种方式，它通过使针尖在样品表面以一定频率振动来避免对样品的损伤。
此外，AFM还在生物性研究中发挥着重要作用，如生物原子力显微镜能够实现大范围的大气下或液下生物样品表面扫描，具有力值灵敏度高、测量范围及高度选择性大等特点，与激光共聚焦显微镜的联用可以实现荧光图像与原子力显微镜结果的准确共定位，主要运用于表面较软、样品体积较大的活细胞或者对研究环境要求较严格、近生理条件的生物样品的研究。