AFM探针的作用和特点
发布日期：2021-12-06 14:58:17
AFM探针基本上是通过微机电系统技术加工硅或氮化硅来制备的。探针尖端的半径一般为10到几十纳米。微悬臂梁通常由硅片或氮化硅片制成，一般长100~500m，厚约500 ~ 5 m。典型的硅微悬臂梁长约100m，宽约10m，厚约几微米。

     各种应用领域的显微镜都是利用AFM探针与样品之间不同的相互作用力发展起来的，如AFM  (Van  der  Manali)、静电力显微镜EFM(静电力)、磁力显微镜MFM(静磁力)、侧向力显微镜LFM(探针侧向偏转力)等。因此，有相应的探针对应不同种类的显微镜。

  原子力显微镜是表征薄膜性能的重要手段之一。它不仅是一台显微镜，也是一个多功能的微纳测量和操作平台。

  当AFM探针针尖靠近样品时，在针尖原子与样品表面原子相互作用力的影响下，悬臂梁会发生偏转，改变反射光的位置。当探头扫过样品表面时，光电检测系统将记录激光束的偏转(悬臂梁的偏转)并反馈给系统，系统将通过信号放大器将其转换为样品的表面特征。

  原子力显微镜的核心部件是AFM探针，AFM探针的质量(是否磨损或污染)将直接决定扫描结果的真实性。当原子力显微镜的探针磨损后，样品的扫描图像中会出现大量的正三角形。当AFM探针严重磨损或污染时，形貌图像中会出现规则的重影图案。这些由探针磨损引起的三角形或重影图案称为伪影。当形貌图像出现伪影时，需要及时更换探头，否则测量数据不可信。

  与扫描电子显微镜相比，AFM探针的原子力显微镜有几个优点。与电子显微镜不同，电子显微镜提供样品的二维投影或二维图像，原子力显微镜提供三维表面轮廓。此外，原子力显微镜观察到的样品不需要任何会不可逆地改变或损伤样品的特殊处理(如金属/碳涂层)，通常不受图像中带电伪像的影响。电子显微镜需要昂贵的真空环境才能正常工作，而大多数原子力显微镜在环境空气甚至液体环境中都能很好地工作。这使得研究生物大分子甚至生物有机体成为可能。

  原则上，AFM探针的原子力显微镜可以提供比扫描电子显微镜更高的分辨率。已经证明它可以在真空(UHV)和最近在液体环境中提供原子分辨率。高分辨率原子力显微镜的分辨率与扫描隧道显微镜和透射电子显微镜相当。原子力显微镜还可以与各种光学显微镜和光谱技术相结合，如红外光谱的荧光显微镜，从而产生扫描近场光学显微镜和纳米傅里叶变换红外光谱，并进一步扩展其适用性。