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今天為大家解析AFM原子力顯微鏡的核心部件。我們都知道AFM原子力顯微鏡的發明，使的樣品不再局限于導電樣品,讓科研人員能夠觀測非導電樣品的表面結構,且不需要用導電薄膜覆蓋,其應用領域更為廣闊。
而AFM原子力顯微鏡的核心部件是力的傳感器件,包括微懸臂(Cantilever)和固定于其一端的針尖。
微(wei)懸臂和針尖(jian)在原(yuan)子力(li)顯(xian)微(wei)鏡中(zhong)起到了重(zhong)中(zhong)之重(zhong)的作(zuo)用(yong)，它們是(shi)決(jue)定AFM原(yuan)子力(li)顯(xian)微(wei)鏡靈敏度的核心。
在科研實驗中，為了得到更真實更高分辨率的樣品表面形貌，就要提高原子力顯微鏡的靈敏度，使AFM能夠準確地接收到針尖與樣品表面之間微弱的相互作用力的變化，微懸臂的設計就要滿足以下條件:
(1) AFM使(shi)很小的力就可(ke)以產生(sheng)可(ke)觀測(ce)的位移，所以微(wei)懸臂要擁有較低(di)的力學彈性系數;
(2) 較高的力(li)學共振頻率;
(3) 針尖與樣品表面的摩(mo)擦不(bu)會使它(ta)發(fa)生彎曲，所以要擁有高的橫向剛性;
(4) 微懸臂長度盡可能(neng)短;
(5) 微懸臂帶有(you)能夠通過光學、電容(rong)或隧道電流方(fang)法(fa)檢測其動態位(wei)移的(de)鏡子或電極(ji);
(6) 針(zhen)尖盡(jin)可能尖銳，末端的(de)直徑一(yi)般只有十(shi)幾個納(na)米(mi)。
微懸臂和針尖的不斷改進發展的過程，實際上是促進了AFM原子力顯微鏡的發展。一般AFM的微懸臂采用硅、氧化硅及氮化硅(Si3N4)。但近年來,日、美等國相繼展開了把壓電微懸臂代替普通微懸臂用于AFM的研究,取得了很好的效果。
總的來說,原子力顯微鏡工作原理就是將探針裝在一彈性微懸臂的一端,微懸臂的另一端固定,當探針在樣品表面掃描時,探針與樣品表面原子間的排斥力會使得微懸臂輕微變形,這樣微懸臂的微小變形就可以作為探針和樣品間排斥力的直接量度。一束激光經微懸臂的背面反射到光電檢測器,可以測量微懸臂的微小變形,這樣就實現了通過檢測樣品與探針之間的原子排斥力來反映樣品表面形貌和其他表面結構。
再(zai)來介紹下(xia)AFM的3種(zhong)工作模式:
1. 接觸模式：有分(fen)辨(bian)率(lv)高的特(te)點,但是容易“刮傷”被測樣品表面(mian),且(qie)且(qie)還會(hui)因為探針與樣品表面(mian)產生(sheng)的粘(zhan)滯力(li)造(zao)成一定的圖像失真(zhen);
2. 非(fei)接觸模式(shi)(shi)：避免接觸式(shi)(shi)的缺點,但由于探針(zhen)和(he)樣(yang)品間(jian)不接觸，所以(yi)探針(zhen)與樣(yang)品表(biao)面(mian)距離較大、作用力(li)太(tai)小(xiao),造成(cheng)分辨率降低,還帶來因表(biao)面(mian)張力(li)干涉而(er)造成(cheng)圖(tu)像變形(xing)的可(ke)能(neng)性;
3. 輕敲模(mo)式(shi)，是新發(fa)明的一種(zhong)(zhong)較(jiao)為先進的模(mo)式(shi),它是采取探針垂直(zhi)樣(yang)品表(biao)面(mian)高頻振動,交替地讓針尖與樣(yang)品表(biao)面(mian)“接觸”和“抬高”。這種(zhong)(zhong)交替通常每秒鐘5萬～50萬次(ci)。這種(zhong)(zhong)模(mo)式(shi)結合(he)了上述(shu)兩(liang)種(zhong)(zhong)模(mo)式(shi)的優(you)點,既不(bu)損(sun)壞樣(yang)品表(biao)面(mian)又(you)有(you)較(jiao)高的分辨率。是現在比較(jiao)推崇的一種(zhong)(zhong)方式(shi)。
蘇州飛時曼精密儀器有限公司成立于2013年，在2015年，公司獲得江蘇省企業認證，擁有自主知識產權30多項，研發的多款產品被評為產品，并通過CE、ISO9001、SGS認證。公司的核心研究方向為光、機、電、算一體化的微納米檢測設備、先進的醫療儀器。飛時曼作為國內自主品牌、原子力顯微鏡廠家，其主要產品有：（、、、、、、、、、）。公司自主研發的原子力顯微鏡基本都具備輕敲模式，且作為國內自主研發生產的原子力顯微鏡廠家，只是選配與訂做。
