原子力显微镜成像原理

原子力显微镜的成像原理是利用悬臂结构末端锐利的针尖来扫描样品表面，通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。在结构上，原子力显微镜采用了对微弱力极其敏感的微悬臂结构。其一端固定在微悬臂上，而另一末端锐利的针尖接近被测样品。当针尖与被测样品表面接触并沿其表面移动时，两者之间的相互作用力会驱使微悬臂产生微小的状态变化和偏差。通过精密传感器来采集这些变化和偏差数据，从而获得作用力分布信息，并通过算法得到纳米尺度的被测表面形貌结构信息以及表面粗糙度信息。AFM的分辨率在样品表面可以达到原子级。

原子力显微镜使用模式

接触模式，该模式下针尖在扫描过程中保持与被测样品表面接触，两者间的排斥力将导致悬臂弯曲。该模式下，有可能会破坏被测样品的表面结构。

非接触模式，该模式下针尖在测试样品表面振荡，样品与针尖之间的相互作用由范德华力控制。由于针尖不会被污染，并且没有力作用于样品表面，所以特别适用于研究柔软样品的表面测量。

轻敲模式，该模式下针尖在位移过程中被驱动上下振动，针尖仅仅是周期性地短暂地接触/ 敲击样品表面。由于针尖不长时间直接接触被测样品，因此扫描过程对于被测样品表面造成的损伤较少。该模式适用于测样表面柔软或易碎的测试场景。

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