扫描隧道显微镜实验报告
近代物理实验报告—扫描隧道显微镜
扫描隧道显微镜（STM ）的原理及应用【摘要】本实验主要学习扫描隧道显微镜的工作原理，掌握用电化学腐蚀钨丝的方法制备扫描隧道显微镜的针尖，并用所制作的钨探针扫描石墨样品，获取石墨样品的原子分辨像。
再结合石墨的六角晶格结构和晶格常数，对石墨表面图像进行处理分析，计算x 、y 方向压电陶瓷的电压灵敏度为15.74 Å/V ，并分析了扫描图像效果的差影响因素。
【关键词】扫描隧道显微镜、隧道效应、探针、粗逼近一、引言：扫描隧道显微镜（scanning tunneling microscopy ，简称STM ）是国际公认的20世纪80年代世界十大科技成就之一，它由IBM 公司的Binning 博士、Rohrer 博士及其同事于1982年研制成功，两位发明者因此于1986年获得诺贝尔物理学奖。
STM 技术的诞生使在纳米尺度范围探测材料的表面特性成为可能，这是因为STM 能够一个原子一个原子地将表面的几何结构和电子结构联系起来，实时地观察单个原子在物质表面的排列状态及与表面电子行为有关的物理、化学性质。
STM 技术的最大优势在于可获得原子级的分辨率，通常它的分辨率在平行于表面的方向可达0.1纳米，在垂直于表面的方向可达0.01纳米，此外STM 还可实时地获得材料表面实空间的三维图像；可以观察单个原子层的局部表面结构，而不是整个表面的平均性质；配合扫描隧道谱STS 可以得到有关表面电子结构的信息，例如表面不同层次的态密度、表面电子势阱等。
但STM 也有明显的缺点：由于原子波函数的叠加，STM 在恒电流的工作模式下对样品表面的某些沟槽不能准确探测，与此相关的分辨率较差；另外，STM 所观察的样品必须有一定的导电性，对于半导体，观察效果就差于导体，而对于绝缘体则根本无法观察。
不过，在STM 之后衍生的原子力显微镜、磁力显微镜、近场光学显微镜等一系列新型非接触表面探针技术在很大程度上弥补了STM 的不足，使探针显微镜技术日趋完善，并在纳米科技领域中得到越来越广泛的应用。
扫描隧道显微镜系列试验
用固定器具夹住钨丝，插入腐蚀液液面之下 通交流电，一段接在钨丝上，另一端接在一 铂丝上插入液体中
夹具 钨丝 液面
腐蚀液
反应原理
通交流电得到的针尖
通 交 流 电 得 到 的 针 尖 在 放 大 镜 下 的 图 像
针头部弯曲的解释：
由于交流电正负极不断变化，不断产生的气 泡会将刚附着上的沉淀剥落，沉淀不能在浸 入液体部分的钨丝上形成。 故这个尖端形状完全是由腐蚀所致。
若手动的两个旋钮与电动旋钮没有协调好，则会造成样品台与 探头之间不水平。 这样在扫描过程中，针尖与样品间的距离将会超过压电陶瓷的 变化范围，出现撞针的情况。 此时只能通过缩小扫描范围（会影响数据质量）的方法来妥协。 所以这点需要在安装样品的时候就注意。
其实控制电路一般是设置一截止电流，当电流小于此值时电路 断开。
实际上由于腐蚀液本身也是导电的，故当钨丝断裂后仍然会有 一定的电流通过，故截止电流的设定便成为一件很困难的事。 我的想法是：当钨丝断裂后，电流基本不再变化了。故可以改 进为当电流变化小于某一很小的数值时就切断电路。这样就不 必考虑截止电流大小设定的问题了。
使用STM显微Leabharlann 分析样品实际上我们实验室用的“Easy Scan”扫描隧道显微 镜使用的是铂铱合金针尖，而不是钨丝 剪取约1.5厘米长铂铱丝，用丙酮清洁。把针尖插入 扫描探头的孔中。将样品置于样品台上。 旋动两个机械旋钮，同时调整第三个(电动)旋钮，使 探头与样品台基本保持平行
进针
进针是本实验最为关键的一步。 其原理在于探针向样品靠近有两种方式——马达进一步或通过 改变压电陶瓷上的电压来使探针前进（后者的改变量是很小 的）。 当我们按下“进一步”钮后，探针就会向前进一段距离。直到 当程序里模拟的针尖位置（红线）不位于底部为止。 这时表示仪器检测到隧道电流过大，为了保护针尖，压电陶瓷 上的电压改变以使针尖稍稍远离。即已进入“隧道电流区”。 此时按下“自动进针”选项，压电陶瓷上的电压就会自动改变 以使红线位于其伸缩范围的中间，此时便可以测量。 要注意的是这一步很长，要有足够的耐心。
扫描隧道显微镜实验报告
扫描隧道显微镜实验报告扫描隧道显微镜实验报告引言：扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscope，简称STM）是一种重要的纳米尺度观测仪器，它通过利用量子隧穿效应来实现对表面原子的成像。
本实验旨在通过使用STM来观察和研究不同样品表面的原子结构和性质，以及探索STM在纳米科学和纳米技术领域的应用前景。
实验方法：1. 样品制备：选择不同材料的样品，如金属、半导体或绝缘体，并进行表面处理，如抛光或清洗，以确保表面平整和干净。
2. STM装置设置：将STM装置连接至计算机，并进行相关设置，如校准扫描范围和调整扫描速度等参数。
3. 样品安装：将样品固定在样品台上，并确保其与STM探针的接触良好。
4. 扫描图像获取：通过控制STM探针的运动，以及调整扫描电压和电流等参数，获取样品表面的原子级分辨率图像。
5. 数据分析：利用专业的STM图像处理软件对所获得的图像进行分析和处理，以提取样品表面的结构和性质信息。
实验结果与讨论：通过对不同样品进行STM观察，我们可以得到高分辨率的原子图像。
以金属样品为例，我们观察到了其表面的原子排列规律，如金属晶体的晶格结构。
通过测量原子之间的间距，我们可以获得样品的晶格常数，并进一步研究其晶体结构和晶体缺陷等特性。
在半导体样品的观察中，我们可以发现其表面的原子排列存在一定的有序性，但与金属样品相比，半导体样品的表面结构更为复杂。
通过对半导体晶体表面的原子分布进行分析，我们可以了解其晶体生长过程中的缺陷形成机制，并为半导体器件的制备和性能优化提供重要参考。
此外，我们还观察到了绝缘体样品的表面结构。
与金属和半导体样品不同，绝缘体样品的表面原子排列更为松散和无序。
通过对绝缘体样品表面的原子间隙进行测量，我们可以得到绝缘体材料的晶格参数和晶体结构信息，为其性质研究和应用提供基础。
扫描隧道显微镜不仅可以提供原子级分辨率的表面图像，还可以通过在不同扫描位置测量电流变化来研究样品的电子态密度分布。
扫描隧道显微镜的实验研究
原因：
1、势函数V0就不再单单是空间势垒 那么简单，还要加上一个Eg （比如Si就是1.119eV）。
2、在实际操作过程中我们还要解决晶 半接触的肖特基势垒问题。
1、样品要处理 2、偏压要加大
致谢
感谢潘老师，王老师和汪老师对于我搭建 实验设备上支持和帮助，感谢姚老师不辞 辛劳，加班加点陪我完成实验
1、针尖制作
电化学腐蚀法 剪切法
实验内容
剪切法
目的： 我们期望利用针尖的断 裂来自然形成好的针尖
神奇地成功了
实验内容
2、参数设置 Time/Line ： 0.4s SetPoint ： 1.000nA GapVoltage ：0.04V 恒流模式（I-Gain=12,P-Gain=13） 恒高模式（I-Gain=1，P-Gain=0）
扫描隧道显微镜的实验研究
邵渊敏 0519054
实验原理
T
16E
(V0 V02
E)
e
2a h
2m(V0 E )
I BVbe
2m h
*2
S0
BVbeA
*S0
T
16E(V0
E)
2a
eh
2m(V0 E )
V02实验内容
电化学腐蚀法
阴极
6H2O 6e 3H2 (g) 6OH
测向分辨率与针尖尺寸估计
( x2 )
I (x) I0e R
对于石墨： Δx为1.42 Å R＝1.01 Å
阳极 W(s)+2OH- +2H2O WO24- +H2O+6eW (s) 2H2O WO24- 3H2 (g)
失败：
1、针尖尾部的欧姆接触不好 2、针尖没有清洗干净 3、实验设备没清理干净 4、由于钨在空气中会被氧化，可能影
扫描隧道显微镜实验报告
近代物理实验报告扫描隧道显微镜学院数理与信息工程学院班级姓名学号时间摘要：本实验我们将从了解扫描隧道显微镜原理出发，熟悉各部件的工作原理和功用，掌握描隧道显微镜的操作和调试过程，通过对隧道效应和样品表面的形貌观测初步体会描隧道显微镜在微观观测和操作领域的重要作用，学会用计算机软件处理原始图象数据。
关键词：工作原理工作模式仪器构成操作方法0 引言：社会发展、科技进步总伴随着工具的完善和革新。
以显微镜来说吧，发展至今可以说是有了三代显微镜。
这也使得人们对于微观世界的认识越来越深入，从微米级，亚微米级发展到纳米级乃至原子分辨率。
1982年，IBM瑞士苏黎士实验室的葛·宾尼（G．Binning）和海·罗雷尔（H．Rohrer）研制出的世界上第一台扫描隧道显微镜（简称STM）已达纳米级别。
STM使人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物化性质，在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究中有着重大的意义和广泛的应用前景，被国际科学界公认为20世纪80年代世界十大科技成就之一，因此荣获了学界最高荣誉诺贝尔奖。
在扫描隧道显微镜的基础上又衍生出多种观测仪器，继承了其在微观测量领域的显著优势，逐步改进其缺陷。
2002年，曾在浙江大学举办的暑期物理竞赛夏令营中初步领略扫描隧道显微镜的风采，我认为了解和掌握扫描隧道显微镜的原理和操作对了解当代科技和先进技术有很大的帮助。
1工作原理扫描隧道显微镜的工作原理是电子的隧道贯穿，也就是量子力学中的隧道效应。
电子云占据在样品和探针尖之间。
电子云是电子位置具有不确定性的结果，这是其波动性质决定的。
导体的电子是“弥散”的，故有一定的几率位于表面边界之外，电子云的密度随距离的增加而指数式地衰减。
这样，通过电子云的电子流就会在表面和探针间的距离变化极为灵敏。
探针在表面上扫描时，有一套反馈装置去感受到这一电子流（叫做隧穿电流），并据此使探针尖保持在表面原子的恒定高度上（图1）或者使得电子流保持在一定数值下。
物理仿真实验报告
物理仿真实验报告学号：2010038026班级：化工02姓名：高林娜时间：2011.12.20实验题目：扫描隧道显微镜一、实验目的：1. 学习和了解扫描隧道显微镜的原理和结构；2. 观测和验证量子力学中的隧道效应；3. 学习扫描隧道显微镜的操作和调试过程，并以之来观测样品的表面形貌；4. 学习用计算机软件处理原始图象数据。
二、实验原理：隧道电流扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope)的工作原理是基于量子力学中的隧道效应。
对于经典物理学来说，当一个粒子的动能E低于前方势垒的高度V0时，它不可能越过此势垒，即透射系数等于零，粒子将完全被弹回。
而按照量子力学的计算，在一般情况下，其透射系数不等于零，也就是说，粒子可以穿过比它能量更高的势垒(如图1)这个现象称为隧道效应。
隧道效应是由于粒子的波动性而引起的，只有在一定的条件下，隧道效应才会显著。
经计算，透射系数T为：由式(1)可见，T与势垒宽度a，能量差(V0-E)以及粒子的质量m有着很敏感的关系。
随着势垒厚(宽)度a的增加，T将指数衰减，因此在一般的宏观实验中，很难观察到粒子隧穿势垒的现象。
扫描隧道显微镜的基本原理是将原子线度的极细探针和被研究物质的表面作为两个电极，当样品与针尖的距离非常接近(通常小于1nm) 时，在外加电场的作用下，电子会穿过两个电极之间的势垒流向另一电极。
隧道电流I是电子波函数重叠的量度，与针尖和样品之间距离S以及平均功函数Φ有关：式中Vb是加在针尖和样品之间的偏置电压，平均功函数Φ1和Φ2分别为针尖和样品的功函数，A为常数，在真空条件下约等于1。
隧道探针一般采用直径小于1mm的细金属丝，如钨丝、铂-铱丝等，被观测样品应具有一定的导电性才可以产生隧道电流。
扫描隧道显微镜的工作原理由式(2)可知，隧道电流强度对针尖和样品之间的距离有着指数依赖关系，当距离减小0.1nm，隧道电流即增加约一个数量级。
扫描隧道显微镜实验报告
浙江师范大学实验预习报告实验名称扫描随到显微镜班级物姓名学号同组人实验日期11/04/ 2 室温气温扫描隧道显微镜预习报告摘要：通过隧道显微镜对石墨的表面形貌的观测，初步了解扫描隧道显微镜的工作原理。
在测量时影响精度的因素。
关键词：扫描隧道；针尖；隧道电流引言：基于STM的基本原理，现在已发展起来了一系列扫描探针显微镜(SPM)，如原子力显微镜(AFM)、磁力显微镜（MFM）、弹道电子发射显微镜(BEEM)、光子扫描隧道显微镜(PSTM)、扫描电容显微镜（SCAM）、扫描近场光学显微镜（SNOM）、扫描近场声显微镜、扫描近场热显微镜、扫描电化学显微镜等。
这些显微技术都是利用探针与样品的不同相互作用来探测表面或界面在纳米尺度表现出的物理性质和化学性质。
1982年，IBM瑞士苏黎士实验室的葛·宾尼（G．Binning）和海·罗雷尔（H．R基ohrer）研制出世界上第一台扫描隧道显微镜（ScanningTunnelling Microscope，简称STM）。
STM使人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物化性质，在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究中有着重大的意义和广泛的应用前景，被国际科学界公认为20世纪80年代世界十大科技成就之一。
为表彰STM的发明者们对科学研究所作出的杰出贡献，1986年宾尼和罗雷尔被授予诺贝尔物理学奖金。
与其它表面分析技术相比，STM具有如下独特的优点：具有原子级高分辨率，可以分辨出单个原子．可实时再现样品表面的三维图像，可以观察单个原子层的局部表面结构，因而可直接观察到表面缺陷、表面重构、表面吸附体的形态和位置．可在真空、大气、常温等不同环境下工作，样品甚至可浸在水和其它溶液中．不需要特别的制样技术并且探测过程对样品无损伤．这些特点特别适用于研究生物样品和在不同实验条件下对样品表面的评价，例如对于多相催化机理、超导机制、电化学反应过程中电极表面变化的监测等．利用STM针尖，可实现对原子和分子的移动和操纵，这为纳米科技的全面发展奠定了基础．实验方案一、实验原理隧道电流扫描隧道显微镜的工作原理是基于量子力学的隧道效应．对于经典物理学来说，当一粒子的动能E低于前方势垒的高度V0时，它不可能越过此势垒，即透射系数等于零，粒子将完全被弹回．而按照量子力学的计算，在一般情况下，其透射系数不等于零，也就是说，粒子可以穿过比它的能量更高的势垒，这个现象称为隧道效应，它是由于粒子的波动性而引起的，只有在一定的条件下，这种效应才会显著。
扫描隧道显微镜实验报告
扫描隧道显微镜【摘要】本实验利用化学腐蚀法制作STM 针尖，再利用所得针尖进行恒电流模式扫描，以得出样品高定向热解石墨（HOPG ）的扫描图像，经过图像除干扰处理，最后得出电压灵敏度分别为21.20(ÅV ⁄)和29.35(ÅV ⁄)。
【关键词】STM ，恒电流，扫描【引言】扫描隧道显微镜亦称为“扫描穿隧式显微镜”、“隧道扫描显微镜”，简称为STM 。
STM 技术的诞生使在纳米尺度范围探测材料的表面特征成为可能,STM 使人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物化性质，在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究中有着重大的意义和广泛的应用前景，是国际公认的20世纪80年代世界十大科技成就之一。
【实验原理】扫描隧道显微镜是一种利用量子理论中的隧道效应探测物质表面结构的仪器。
它是用一个极细的尖针，针尖头部为单个原子去接近样品表面，当针尖和样品表面靠得很近，即小于１纳米时，针尖头部的原子和样品表面原子的电子云发生重叠。
此时若在针尖和样品之间加上一个偏压，电子便会穿过针尖和样品之间的势垒而形成纳安级１０Ａ的隧道电流。
通过控制针尖与样品表面间距的恒定，并使针尖沿表面进行精确的三维移动，就可将表面形貌和表面电子态等有关表面信息记录下来。
如图1所示，φ0为矩形势垒的高度，E 为粒子动能，则该粒子穿透厚度为z 的势垒几率P 可用下式表示：P (z )∝e −2kz，其中k =1ℏ√2m (φ0−E )。
STM 技术的核心就是一个能在表面上扫描并与样品间有一定偏置电压的针尖。
当图 1 典型矩形势垒的隧穿几率函数样品和探针的距离非常近时，在外加电场的作用下，电子就会穿过两个电极间的势垒从一个电极流向另一个电极，通过记录隧道电流的变化就可以得到有关样品表面的形貌信息。
而隧道电流可用下式表示：I=V b exp(−AΦ12s)其中，V b是加在针尖和样品之间的偏置电压，Φ≈12(Φ1+Φ2)，Φ1和Φ2分别为针尖和样品的功函数，A为常数，在真空条件下约等于1.STM针尖工作方式可分为恒高和恒电流两种模式。
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一、实验目的1.采用探针扫描显微镜进行微纳米级表面形貌测量。
2.了解扫描探针显微镜的工作原理并熟悉原子力显微镜的操纵。
二、实验设备原子力显微镜、光盘块、装有SPM Console在线控制软件和Image后处理软件的计算机。
三、实验基础原子力显微镜（Atomic Force Microscope ，AFM），一种可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器。
原子力显微镜的基本原理是：将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定，另一端有一微小的针尖，针尖与样品表面轻轻接触，由于针尖尖端原子与样品表面原子间存在极微弱的排斥力，通过在扫描时控制这种力的恒定，带有针尖的微悬臂将对应于针尖与样品表面原子间作用力的等位面而在垂直于样品的表面方向起伏运动。
利用光学检测法或隧道电流检测法，可测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化，从而可以获得样品表面形貌的信息。
激光检测原子力显微镜（Atomic Force Microscope Employing Laser Beam Deflection for Force Detection, Laser-AFM）——扫描探针显微镜家族中最常用的一种为例，其工作原理如图1所示。
二极管激光器（Laser Diode）发出的激光束经过光学系统聚焦在微悬臂（Cantilever）背面，并从微悬臂背面反射到由光电二极管构成的光斑位置检测器（Detector）。
在样品扫描时，由于样品表面的原子与微悬臂探针尖端的原子间的相互作用力，微悬臂将随样品表面形貌而弯曲起伏，反射光束也将随之偏移，因而，通过光电二极管检测光斑位置的变化，就能获得被测样品表面形貌的信息。
在系统检测成像全过程中，探针和被测样品间的距离始终保持在纳米（10e-9米）量级，距离太大不能获得样品表面的信息，距离太小会损伤探针和被测样品，反馈回路(Feedback）的作用就是在工作过程中，由探针得到探针-样品相互作用的强度，来改变加在样品扫描器垂直方向的电压，从而使样品伸缩，调节探针和被测样品间的距离，反过来控制探针样品相互作用的强度，实现反馈控制。
因此，反馈控制是本系统的核心工作机制。
系统采用数字反馈控制回路，用户在控制软件的参数工具栏通过以参考电流、积分增益和比例增益几个参数的设置来对该反馈回路的特性进行控制。
图1 激光检测原子力显微镜工作示意图原子力显微镜的工作模式是以针尖与样品之间的作用力的形式来分类的。
主要有以下3种操作模式：接触模式（contact mode) ，非接触模式（non - contact mode) 和轻敲模式( tapping mode）。
接触模式是AFM最直接的成像模式，AFM 在整个扫描成像过程之中，探针针尖始终与样品表面保持紧密的接触，而相互作用力是排斥力。
扫描时，悬臂施加在针尖上的力有可能破坏试样的表面结构，因此力的大小范围在10 - 10～10 - 6 N。
若样品表面柔嫩而不能承受这样的力，便不宜选用接触模式对样品表面进行成像。
非接触模式探测试样表面时悬臂在距离试样表面上方5～10 nm 的距离处振荡。
这时，样品与针尖之间的相互作用由范德华力控制，通常为10 - 12 N ，样品不会被破坏，而且针尖也不会被污染，特别适合于研究柔嫩物体的表面。
这种操作模式的不利之处在于要在室温大气环境下实现这种模式十分困难。
因为样品表面不可避免地会积聚薄薄的一层水，它会在样品与针尖之间搭起一小小的毛细桥，将针尖与表面吸在一起，从而增加尖端对表面的压力。
轻敲模式介于接触模式和非接触模式之间。
悬臂在试样表面上方以其共振频率振荡，针尖仅仅是周期性地短暂地接触/ 敲击样品表面。
针尖接触样品时所产生的侧向力明显地减小了。
因此当检测柔嫩的样品时，AFM的敲击模式是最好的选择之一。
一旦AFM开始对样品进行成像扫描，装置随即将有关数据输入系统，如表面粗糙度、平均高度、峰谷峰顶之间的最大距离等，用于物体表面分析。
同时，AFM 还可以完成力的测量工作，测量悬臂的弯曲程度来确定针尖与样品之间的作用力大小。
轻敲模式的工作原理如图2所示。
图2 轻敲模式原理图（1）系统产生振动信号，使其处于共振状态而上下振荡；（2）探针逼近样品后，微悬臂振幅减小；（3）样品表面起伏引起振幅发生变化；（4）反馈系统通过Vz控制扫描器的伸缩，使振幅信号维持恒定；（5）记录在每个扫描点(x,y)的伸缩电压V(x,y)。
SPM Console 为CSPM 扫描探针显微镜的软件控制台，SPM Console 软件在仪器工作过程中让操作者通过人机界面对仪器实施实时的全程控制，使仪器处于操作者所设置的正确工作状态，并在操作者的控制下进行数据采集和结果显示。
系统是一个数字化的全计算机控制的智能系统，其操作基本上都是由用户在计算机端的SPM Console 软件界面下通过鼠标和键盘来完成的。
SPM Console 软件为CSPM 扫描探针显微镜系统的一个组成部分。
图3 CSPM 扫描探针显微镜系统架构Image后处理软件为图像处理软件，对扫描得到的图片进行滤波、边缘检测以及各种颗粒分析等。
四、实验步骤1. CSPM5500简介CSPM5500 扫描探针显微镜系统由3 部分组成：SPM（包括SPM 探头、SPM 底座、扫描器、探针架和探针）、控制机箱、计算机控制系统。
SPM探头图4 SPM探头①激光器②稳定弹簧挂杆③激光器位置水平调节旋钮④探头位置水平调节旋钮⑤激光器位置垂直调节旋钮⑥探针架安装滑槽⑦探头位置垂直调节旋钮⑧光斑位置探测器位置垂直调节旋钮⑨光斑位置探测器位置水平调节旋钮⑩光斑位置探测器SPM 探头由以下主要部分构成：探针架：用于夹持固定探针，有两种探针架：STM 探针架和AFM 探针架，分别用于夹持固定STM 探针和AFM 探针，并使系统实现STM 和AFM 功能。
激光器（Laser）：用于激光检测原子力显微镜的各种扫描模式中。
SPM探头上的位于右边的两个旋钮分别调节激光器的水平（X）和垂直（Y）的位置。
光斑位置探测器（PSD）：用于激光检测原子力显微镜（Laser-AFM）的各种扫描模式中，是一个四象限的的光强计，每个象限均可独立的探测落在上面的光强，从而实现光斑位置的检测。
SPM 探头上的位于左边的两个旋钮分别调节PSD 的水平（X）和垂直（Y）的位置。
根据不同的操作模式，PSD 可以提供不同的信息：SUM ：落在光斑位置探测器的四象限上的总光强。
Up-Down ：光斑位置探测器的上下两部分的光强差。
这个信号反映了探针上下偏转的形变量，直接用于AFM 的接触模式；或经过转换，用于AFM 的轻敲模式。
Left-Right ：光斑位置探测器的左右两部分的光强差。
这个信号反映了探针左右扭转的形变。
SPM 底座图5 SPM 底座SPM 底座与主控机箱连接，控制步进电机进行进针和退针。
底座上的两个液晶数字显示器通过左边开关的控制，可以提供不同的信息。
右边的开关用于手 动控制探针的逼近和退回，向上为探针离开样品（退针），向下为探针逼近样品SPM 底座1.探头－底座连接插座2.扫描器连接插座3.系统预留扩展接口4.稳定弹簧5.电机2 支撑螺杆6.电机3 支撑螺杆7.电机1 支撑螺杆8.扫描器安装承座9.液晶数字显示器12 信号选择开关 上 Sum 信号读数 10.液晶数字显示器13信号选择开关上 Left-Right 信号读数 中 Up-Down 信号读数 中 Z 电压读数 下 温度读数 下 相对湿度读数 11. 步进电机手动控制开关 向上探头升起，探针离开样品 向下探头下降，探针逼近样品 12.液晶数字显示器(通过开关9控制显示信号) 13.液晶数字显示器(通过开关10控制显示信号)14. 探头连接状态指示灯（当底座与控制机箱正确连接时常亮）15. 探头照明调节开关 16. 系统预留扩展接口 17. 底座与机箱连接插头（进针）。
图6 AFM探针架CSPM5500 扫描探针显微镜使用的探针有多种类型，探针的形状、大小、材质都有差别，用户需要根据待测试的样品和不同的工作模式选择使用适当的探针。
金属探针：扫描隧道显微镜要求使用可导电的物质作为探针，并且要有一个尖锐的针尖。
探针的制备方法一般有机械剪切法和化学腐蚀法；可用于制备探针的材料较常见的是钨丝和铂铱合金丝。
微悬臂探针：广泛应用于扫描探针显微镜中。
微悬臂探针由一个可发生弹性形变的悬臂构成，在最尖端处有一个原子级尖锐的针尖，如图7所示。
图7 探针轻敲模式：由于轻敲模式是使用振动的探针进行扫描，原则上越高的悬臂振动的频率可以获得更好的扫描结果。
所以，轻敲模式中，用户应该选择弹性系数较大，悬臂长度较短的探针进行扫描。
2. 实验操纵2.1安装原子力显微镜（AFM）探针和探针架（1) 选择AFM 探针架；（2) 准备好将要使用的原子力微悬臂探针；（3）把AFM探针架正面向上放置，用一手的拇指和食指小心捏住微悬臂探针压紧弹片两边，轻轻往上提起，使其与探针支架的定位块分离，另一手用镊子夹住微悬臂探针的玻璃基片两侧，小心放在探针支架的定位块上，小心放开压紧弹片，即将微悬臂夹在探针支架上；（4）探针安装的位置以玻璃体突出1～2 毫米为佳；将安装好探针的探针架反面向上，捏住探针架的把手，沿SPM 探头向前方向顺着滑槽插入探针架，直到最里面。
2.2 调整激光光路和参数设置打开SPM Console，打开激光器电源，调整激光器位置垂直和水平调节旋钮，使激光束聚焦照射在悬臂背面前端，即针尖的背面。
激光光斑的位置调到如图所示。
图8 激光光斑图进针前基本参数的设定，基本扫描参数如扫描范围、扫描参数等的设定，反馈回路参数如积分增益、比例增益、参考增益等的设定如图9所示。
图9 基本参数设定2.3共振曲线设定打开“频率设置”窗口，设定探针共振曲线。
轻敲激励振幅、振幅等参数设定如图10所示。
共振曲线设定过程如图11系列所示图11(a) 图11(b) 系统采集并显示探针从50k ～500kHz 振动的共振振幅信号。
探针在0.8V 激励信号驱动下从50k~500kHz 震荡的振幅信号，从图11(b)中可以得到，此探针的共振频率约为79.8kHz。
图11(c)图11(d)探针振动频率（就是“探针振动信号”－“频率”栏中所显示的数值）设在略低于共振频率，使振幅信号为共振峰的75～95%，并且频率曲线比较接近于直线处。
参考点可设为共振峰振幅50~70%的振幅。
在设定探针共振频率和参考点的过程中，为了达到更为理想的凸显，且达到自动进针至Z 电压<180V，单步前进或后退到Z 电压为0V 左右（-20V～20V），将轻敲激励振幅改为了0.9V，经过计算并且对振动频率和参考点进行设置，然后进行自动进针。