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?原子力顯微鏡的用途及工作方式闡述
閱讀：703 發布時間：2024-9-11
原子力顯微鏡(AFM)是一種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。
原子力顯微鏡(AFM)通過檢測待測樣品表面和一個微型力敏感元件之間的*微弱的原子間相互作用力來研究物質的表面結構及性質。它利用一對微弱力**敏感的微懸臂，一端固定，另一端的微小針尖接近樣品，通過傳感器檢測微懸臂的形變或運動狀態變化，從而獲得作用力分布信息。這種技術使得AFM能夠在納米*分辨率下獲得表面形貌結構信息及表面粗糙度信息，適用于在多種環境下(包括大氣及液體環境)對各種材料和樣品進行觀察與探測。
AFM的主要用途包括：
直接觀測非導電樣品，無需對樣品進行復雜的處理，廣泛應用于材料學、物理學、化學、生物學等領域。
表征薄膜性質，通過控制微弱作用力的恒定，獲得樣品表面形貌的信息。
研究樣品表面的諸多特性，如表面電勢、磁場力、靜電力、摩擦力等。
工作方式
原子力顯微鏡的工作方式主要包括接觸模式、非接觸模式和輕敲模式等。其中，接觸模式是常用的方式，它通過保持針尖與樣品表面的恒定接觸力，記錄針尖的軌跡來獲得表面形貌信息。非接觸模式則通過保持針尖與樣品表面一定的距離，利用它們之間的相互作用力進行掃描。輕敲模式則是介于接觸模式和非接觸模式之間的一種方式，它通過使針尖在樣品表面以一定頻率振動來避免對樣品的損傷。
此外，AFM還在生物性研究中發揮著重要作用，如生物原子力顯微鏡能夠實現大范圍的大氣下或液下生物樣品表面掃描，具有力值靈敏度高、測量范圍及高度選擇性大等特點，與激光共聚焦顯微鏡的聯用可以實現熒光圖像與原子力顯微鏡結果的準確共定位，主要運用于表面較軟、樣品體積較大的活細胞或者對研究環境要求較嚴格、近生理條件的生物樣品的研究。