化工儀器網手機版
移動端訪問更便捷
一文帶你了解原子力顯微鏡
2020年06月09日 11:13:02
來源：化工儀器網 點擊量：5276
原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy，AFM)是一種可用來研究包括絕緣體在內的固體材料表面結構的分析儀器。它通過檢測待測樣品表面和一個微型力敏感元件之間的極微弱的原子間相互作用力來研究物質的表面結構及性質。將一對微弱力敏感的微懸臂一端固定，另一端的微小針尖接近樣品，這時它將與其相互作用，作用力將使得微懸臂發生形變或運動狀態發生變化。掃描樣品時，利用傳感器檢測這些變化，就
【化工儀器網 技術指導】原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy，AFM)是一種可用來研究包括絕緣體在內的固體材料表面結構的分析儀器。它通過檢測待測樣品表面和一個微型力敏感元件之間的極微弱的原子間相互作用力來研究物質的表面結構及性質。將一對微弱力敏感的微懸臂一端固定，另一端的微小針尖接近樣品，這時它將與其相互作用，作用力將使得微懸臂發生形變或運動狀態發生變化。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形貌結構信息及表面粗糙度信息。
原子力顯微鏡(的基本原理是：將一個對微弱力極敏感的微懸臂一端固定，另一端有一微小的針尖，針尖與樣品表面輕輕接觸，由于針尖尖端原子與樣品表面原子間存在極微弱的排斥力，通過在掃描時控制這種力的恒定，帶有針尖的微懸臂將對應于針尖與樣品表面原子間作用力的等位面而在垂直于樣品的表面方向起伏運動。利用光學檢測法或隧道電流檢測法，可測得微懸臂對應于掃描各點的位置變化，從而可以獲得樣品表面形貌的信息。
關于原子力顯微鏡(AFM)系統可分成三個部分：力檢測部分、位置檢測部分、反饋系統。
力檢測部分：
在原子力顯微鏡(AFM)的系統中，所要檢測的力是原子與原子之的范德華力。所以在本系統中是使用微小懸臂(cantilever)來檢測原子之間力的變化量。這微小懸臂有一定的規格，例如：長度、寬度、彈性系數以及針尖的形狀，而這些規格的選擇是依照樣品的特性，以及操作模式的不同，而選擇不同類型的探針。
位置檢測部分：
在原子力顯微鏡(AFM)的系統中，當針尖與樣品之間有了交互作用之后，會使得懸臂cantilever擺動，所以當激光照射在cantilever的末端時，其反射光的位置也會因為cantilever擺動而有所改變，這就造成偏移量的產生。在整個系統中是依靠激光光斑位置檢測器將偏移量記錄下并轉換成電的信號，以供SPM控制器">控制器作信號處理。
反饋系統：
在原子力顯微鏡(AFM)的系統中，將信號經由激光檢測器取入之后，在反饋系統中會將此信號當作反饋信號，作為內部的調整信號，并驅使通常由壓電陶瓷管制作的掃描器做適當的移動，以保持樣品與針尖保持合適的作用力。
原子力顯微鏡(AFM)便是結合以上三個部分來將樣品的表面特性呈現出來的：在原子力顯微鏡(AFM)的系統中，使用微小懸臂(cantilever)來感測針尖與樣品之間的交互作用，這作用力會使cantilever擺動，再利用激光將光照射在cantilever的末端，當擺動形成時，會使反射光的位置改變而造成偏移量，此時激光檢測器會記錄此偏移量，也會把此時的信號給反饋系統，以利于系統做適當的調整，后再將樣品的表面特性以影像的方式給呈現出來。
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。原子力顯微鏡與掃描隧道顯微鏡(Scanning Tunneling Microscope)相比，由于能觀測非導電樣品，因此具有更為廣泛的適用性。當前在科學研究和工業界廣泛使用的掃描力顯微鏡，其基礎就是原子力顯微鏡。
但是原子力顯微鏡也有一定的缺點，和掃描電子顯微鏡(SEM)相比，原子力顯微鏡的缺點在于成像范圍太小，速度慢，受探頭的影響太大。
上一篇
下一篇
相關閱讀 Related Reading
查看更多+-
近日，北京大學委托東方國際招標有限責任公司組織公開招標，采購近紅外連續光譜激光共聚焦顯微鏡，預算395萬元。2025-06-11 10:02:28
-
蔡司、賽默飛等品牌中標！中南林業科技大學儀器設備更新結果出爐
近日，中南林業科技大學連續發布多項“雙一流”建設學科設備更新中標項目。涉及激光共聚焦顯微鏡、流式細胞分析儀等儀器設備，蔡司、賽默飛...2025-06-06 13:46:48 -
項目名稱：青島高端軸承研究院第一批檢測設備采購項目（第一包）,項目編號：4826-254ZF2025015/01,招標范圍：全譜直...2025-06-06 11:40:53
-
項目名稱：上海工程技術大學全光譜多維激光掃描成像系統采購項目，項目編號：1069-254Z20251318，招標范圍：全光譜多維激...2025-06-05 11:56:50
-
近日，中國農業科學院茶葉研究所就“中國農業科學院茶葉所茶葉營養健康研究平臺儀器設備購置”項目發布公開招標公告，預算金額為624萬元...2025-06-04 09:31:24
-
近日，國家藥典委員會發布通知，公示光學顯微鏡法標準草案，將擬制定的光學顯微鏡法公示征求社會各界意見。2025-05-27 11:15:33
版權與免責聲明
- ①凡本網注明“來源：化工儀器網”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網絡有限公司-化工儀器網合法擁有版權或有權使用的作品，未經本網授權不得轉載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經本網授權使用作品的，應在授權范圍內使用，并注明“來源：化工儀器網”。違反上述聲明者，本網將追究其相關法律責任。
- ②本網轉載并注明自其他來源（非化工儀器網）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責，不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時，必須保留本網注明的作品第一來源，并自負版權等法律責任。
- ③如涉及作品內容、版權等問題，請在作品發表之日起一周內與本網聯系，否則視為放棄相關權利。
