AFM的原理及应用
原子力显微镜原理及使用方法
原子力显微镜原理及使用方法原子力显微镜（AFM）原理及使用方法1. 原理原子力显微镜（AFM）是将原子尺度的直接观测和测量的一种仪器，它利用了硅尖（或其它类型的纳米尖）与待测样品之间的亲和特性，使硅尖能够遵循样品的凹凸而被放大表示出来，从而可以实现对样品的尺寸、形状以及表面特性的定性和定量研究。
2. 上样工艺AFM的上样工艺要看具体的实验仪器，以水平原子力显微镜为例，这个设备通常将样品安装在试样台上，然后将一个小尺寸的硅尖放置在样品表面之上。
其技术主要是利用坐标轴控制机械部件，使尖头按照三个欧拉角X Y Z移动在Z轴垂直方向上作位移，满足特定条件后，就可完成样品的上样工艺。
3. 硅缕使用硅缕是AFM中最关键的部分，它的使用可分为两种主要的方法：一种是硅缕的精细调节，另一种是电驱动式调节。
细调节的方法利用激光器来产生激光束，然后使用尖端探测器测量激光束对硅缕对应表面起到的放大作用，使尖端保持正确的联系距离。
而电驱动式法是通过加电应力电偶来拉紧硅缕，当电偶施加的压力稳定的时候，硅尖就能够保持固定的电位，并能够实现测量样品的表面特性。
4. 测量原理样品表面的起伏改变了硅缕和样品表面的联系距离，而这种距离的变化会导致硅缕改变其表面电位，在原子力显微镜中，该变化会被检测，这种变化就称为外界力（本征力），通过分析这个力来检测样品表面的形状特征，确定表面结构的大小和精确度。
5. 测量方法AFM在测量中采用一种叫做“传输非线性格式测量”的方法，它利用微小压缩和张开作用来测量样品表面的曲率。
其中，收缩作用是对样品表面施加重力，使硅缕扭曲，这相当于一种“压力”；张开作用是将收缩表面的压力稳定，使尖端基本保持在样品表面的收缩位置，然后可以读取垂直收缩压力产生的力，可以读取出样品表面的凹凸尺寸特征。
6. 数据分析在AFM的数据分析中主要有两种方法：一种是直接分析原始图像；另一种行横向投影法。
在直接分析图像法中，首先使用原子力显微镜将表面图像存盘，然后再使用数据分析算法进行处理和分析，最后获得相应的表面特征信息，从而得到有关样品的准确信息。
afm手册
afm手册AFM手册：纳观世界的窗口在科学领域中，原子力显微镜（Atomic Force Microscope，简称AFM）被誉为“纳观世界的窗口”。
它的出现，使得我们能够直接观察和研究物质最基本的组成结构和性质。
本文将以AFM手册为主题，介绍它的基本原理、应用领域以及未来的发展趋势。
一、基本原理AFM是一种基于原子力感应的显微镜技术。
其工作原理基于一个简单而重要的概念：利用尖锐的探针扫描物体表面，通过感应原子间的相互作用力，获得表面拓扑结构和力学性质的信息。
与传统的光学显微镜不同，AFM可以实现纳米级甚至亚纳米级的分辨能力。
二、应用领域1. 材料科学：AFM广泛应用于材料科学领域，通过观察和测量材料的表面形貌、表面力学性质以及纳米尺度的力学行为，有助于了解材料的物理特性以及优化材料设计。
2. 生物科学：AFM对生物科学的贡献巨大。
它可用于观察生物大分子结构，如蛋白质和DNA，并研究细胞的表面形貌及其在环境变化下的力学性质。
这些研究有助于深入了解生物体的结构与功能，为疾病诊断和药物研发提供新的思路。
3. 纳米技术：AFM在纳米技术领域的应用广泛而深入。
它可用于观察和操作纳米级的结构和器件，如纳米线、纳米柱以及纳米颗粒。
这种纳米级别的操作能力为纳米电子学、纳米生物技术和纳米材料领域提供了巨大的潜力。
三、未来发展趋势1. 多模态集成：随着技术的进步，未来的AFM将越来越多地与其他显微镜技术进行集成，形成多模态显微镜。
这种集成将使得AFM能够同时获得物体的多种性质信息，提供更全面和准确的分析结果。
2. 高速成像：目前的AFM成像速度较慢，一般需要几分钟到几小时。
未来的发展将致力于提高成像速度，实现更快的数据采集和分析。
3. 纳米尺度操作：未来的AFM将进一步发展成为一种纳米级别的操作工具。
通过结合纳米机械系统和智能控制算法，实现对纳米级结构的准确操控和纳米级操作。
结语作为一种革命性的纳米技术，AFM手册成为了探索纳观世界的重要工具。
原子力显微镜法
原子力显微镜法原子力显微镜（Atomic Force Microscopy，简称AFM）是一种高分辨率的表面形貌和力学特性测量技术。
它通过在探针和样品表面之间施加微小的力量，利用谐振频率变化的检测原理获得样品表面的拓扑信息，从而实现纳米尺度的观测和测量。
本文将介绍 AFM 的基本原理、操作流程及其在纳米科学与纳米技术领域的应用。
一、基本原理原子力显微镜是基于探针与样品表面之间相互作用力的测量原理工作的。
探针端通过弹性变形受到样品表面的力作用，且力与距离成反比。
AFM以原子尺度的分辨率测量表面形貌，使用悬臂梁弹簧探针，通过测量力传感器的弯曲程度得到样品表面的高低起伏。
由于探针尖端可以被加工成非常尖锐的形状，所以可以实现纳米级别的表面成像。
二、操作流程1. 样品准备：将待测样品表面进行清洗和处理，确保表面干净平整。
2. 探针安装：选择合适的探针并安装在原子力显微镜仪器上。
3. 探针校准：使用标定样品或试样进行探针的校准调整，以确保测量结果的准确性。
4. 调整参数：根据样品的特性和需要测量的参数，进行原子力显微镜的工作参数设置。
5. 表面成像：将样品放置在仪器台面上，通过控制探针的移动和扫描模式，实现对样品表面的成像。
6. 数据分析：对得到的图像进行处理和分析，提取所需的拓扑和力学信息。
三、应用领域原子力显微镜法在纳米科学与纳米技术领域有着广泛的应用。
1. 表面形貌分析：原子力显微镜可以实现对材料表面的纳米级别形貌观测，如纳米颗粒、纳米线、纳米薄膜等的形貌表征。
2. 纳米力学性质研究：通过在原子力显微镜中加入力曲线扫描模式，可以测量材料的力学性质，如硬度、弹性模量等。
3. 表面化学成分分析：结合原子力显微镜与其他表征手段，如扫描电子显微镜、能谱分析等，可以实现对样品表面化学成分的分析。
4. 生物医学应用：原子力显微镜可实现对生物分子及细胞的高分辨率成像和测量，对生物医学研究具有重要意义。
5. 纳米加工与纳米制造：利用原子力显微镜的扫描控制功能，可以进行纳米级别的构筑、雕刻和操控，用于纳米加工技术和纳米器件制造。
原子力显微镜的原理及其在纳米技术中的应用
原子力显微镜的原理及其在纳米技术中的应用原子力显微镜（Atomic Force Microscope，AFM）是一种能够对物质表面进行高分辨率成像、观察和分析的工具。
其原理是运用针尖与材料表面间的相互作用力探测表面形貌和性质。
本文将详细介绍原子力显微镜的基本原理和在纳米技术中的应用。
一、原子力显微镜的原理1.扫描震动式的设计原子力显微镜是一种通过扫描针尖对样品表面进行精准探测的显微镜。
针尖运动时产生的振动能够检测到样品表面形貌和结构。
其扫描震动式的设计基于谐振原理。
扫描针尖与样品表面之间有作用力，这种结果会导致针尖的振动。
2.针尖与样品间的相互作用力AFM的针尖必须具备反射杆和尖端，拥有较好的尺度和形状效应。
仪器通过感应针尖与样品之间的互相作用力，以机械臂与探针的相对运动来探测样品表面形貌及性质。
针尖接触样品表面后产生的万斯力会改变针尖的振动的振幅。
3.信封式皮扫描仪的使用在现代原子力显微镜中，信封式皮扫描仪被广泛应用，可以快速检测样品的形貌和特性。
信封式皮扫描仪不仅能够以很高的分辨率，而且能够在大范围内扫描样品，从而获得更准确的表面图像。
二、原子力显微镜在纳米技术中的应用1.纳米材料的研究原子力显微镜可以用于研究各种纳米材料，如量子点、金纳米粒子等。
由于其高分辨率和强大的成像优势，它可以揭示所有细节和表面特性。
原子力显微镜可以在不损伤样品的情况下进行非破坏性成像和分析，具有广泛的研究应用。
2.生物医学领域的应用原子力显微镜可以在细胞水平上对生物体进行研究，甚至可以在细胞内进行。
它使用非破坏性的方式扫描样品表面，具有非常高的分辨率，能够揭示生物样品的分子结构、表面形貌和纳米尺度下的物理和化学特性等，对于研究分子的运动、受体结构、细胞和组织的结构等方面具有重要的科学和生物医学意义。
3.纳米加工和表面处理原子力显微镜提供了一种便捷而强大的方式，可以实现在纳米尺度下进行样品加工和表面处理。
它可以通过控制扫描针尖与样品表面间的距离和采取不同的物理或化学手段，在表面上进行制造、刻蚀和表面修饰，从而生成微小的纳米结构或复杂纳米体系。
afm原理
AFM原理引言原子力显微镜（Atomic Force Microscope，AFM）是一种应用于表面形貌测量的高分辨率显微镜技术。
它可以用来观察极小尺度下的表面结构和性质，对于纳米科学和纳米技术的研究具有重要意义。
本文将深入探讨AFM的工作原理、测量方法以及应用领域。
AFM的工作原理起源AFM的发展起源于1986年由IBM的Gerd Binnig和Heinrich Rohrer发明的扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscopy，STM）技术。
STM技术通过在样品表面和探针之间施加微弱的隧道电流来测量和调整距离，以此获得样品表面的形貌信息。
原理AFM在STM的基础上进行了改进，主要改变是探测方式。
AFM使用微小的力量来感知样品表面的形态。
1.悬臂梁探针：AFM使用一根极其细小、尖锐的探针，这通常由硅（Si）或碳纳米管制成。
悬臂梁探针由纳米尖端和可弯曲的弹性悬臂构成。
2.范德华力：当探针尖端非常靠近样品表面时，范德华力开始作用。
范德华力是由于探针尖端和样品表面之间的分子间相互作用导致的。
3.弹性变形：当范德华力作用在悬臂梁探针上时，会引起弹性变形。
悬臂梁的弹性变形程度与范德华力的大小成正比。
4.光束偏转：使用激光束照射到悬臂梁上，并通过探针尖端的反射，将激光束偏转，从而测量探针尖端的弹性变形。
5.反馈机制：AFM使用一个反馈机制来保持探针尖端与样品表面之间的恒定距离。
通过控制悬臂梁的弯曲，反馈机制将调整探针的位置，使探针尖端与样品表面保持恒定的力。
通过测量悬臂梁的弯曲来控制距离。
AFM的测量方法侵入式测量侵入式测量是最常用的AFM测量方法之一。
它通过探针尖端直接接触样品表面来测量其形貌和性质。
1.随机扫描：探针尖端沿着样品表面进行随机扫描，通过记录每个点的弯曲程度，从而获得样品的形貌信息。
2.刚体扫描：探针尖端连续接触样品表面，并以固定的速度进行扫描。
通过记录弹性变形的大小和位置，可以获得更加精确的形貌信息。
afm的原理及应用
AFM的原理及应用1. 原理介绍原子力显微镜（Atomic Force Microscope，简称AFM）是一种高分辨率的表面显微镜，它利用探针与样品表面之间的相互作用力来获取表面的形貌和力学性质。
AFM基于扫描探针显微镜（Scanning Probe Microscopy，SPM）的原理，通过在纳米尺度上运动和感测探针与样品之间的相对运动，实现对样品表面的观测和测量。
AFM的工作原理可简述为：在AFM扫描过程中，探针通常由细尖部分和弹性探针杆组成。
通过控制探针与样品之间的相互作用力，从而感知探针的纵向位移，并进一步确定样品表面的形状特征。
AFM的三个基本测量模式包括接触模式、非接触模式和静电模式。
在接触模式下，探针与样品表面保持接触；在非接触模式下，探针与样品之间保持较小的相互作用力；而在静电模式下，探针通过测量静电相互作用力来获取样品表面信息。
2. 应用领域2.1 表面形貌观测AFM是一种非常有用的工具，可用于观察样品表面的形貌。
由于AFM的高分辨率和高灵敏度，它可以显示出样品表面的纳米级别的细微结构。
因此，在材料科学、纳米技术等领域，AFM被广泛应用于表面形貌的观测和分析。
2.2 力学性质测量AFM可测量样品表面的力学性质，如硬度、弹性模量等。
通过在探针尖端施加力量，AFM可以获得相应的力变形曲线，从而计算出样品的力学性质。
这种力变形曲线可以用来研究纳米材料的力学行为，对于材料本质的研究具有重要意义。
2.3 生物分子观测由于AFM可以在液体环境中工作，它在生物领域也得到广泛应用。
AFM可以用于观测生物分子的结构和形态，并研究其相互作用力。
这对于生物学研究和生物医学领域的应用有着重要意义，例如蛋白质的形状和功能研究、生物体表面的结构观察等。
2.4 电子学器件研究对于电子学器件的研究，AFM可以提供非常有价值的信息。
例如，在集成电路领域，使用AFM可以观测杂质、缺陷和界面的形态和特征，从而帮助改进电子器件的制造工艺和性能。
原子力显微镜的技术原理及运用
原子力显微镜的技术原理及运用原子力显微镜（AFM）是利用扫描探针对样品表面进行扫描和探测的一种高分辨率的显微镜。
其分辨率可以达到纳米级别，因此被广泛应用于表面形貌、力学性质、磁性质和电性质的研究。
本文将详细介绍AFM的技术原理和运用。
一、技术原理AFM的探针是由弹性力常数极高的硅制成的，探针端面有一个纳米级的监测针头。
在扫描的过程中，探针在样品表面扫过，针尖的与样品之间的相互作用力会引起探针振动，从而可以探测到样品表面的形貌和性质。
AFM可以实时反馈探针与样品之间的相互作用力，在扫描过程中反馈控制该力，以维持探针与样品之间的接触力相等，因此可以获得样品表面的形态图像。
AFM的扫描分为接触模式和非接触模式。
接触模式是探针与样品之间保持接触状态下进行的扫描，此时探针与样品相互作用的力包含弹性力、粘附力和表面张力等多种力量；而非接触模式是探针与样品之间不保持接触状态下进行的扫描，此时探针与样品之间的相互作用力主要包括范德华力和静电吸引力等。
非接触模式的分辨率更高，但接触模式对于表面粗糙度较大的样品更加适用。
二、运用领域1. 表面形貌研究AFM可以用于表面形貌研究，对于材料的微观结构和形态特征进行分析和研究。
通过对样品表面形貌的扫描和观察，可以获得微观结构的信息，如表面形态、颗粒尺寸、表面缺陷、薄膜厚度等。
2. 表面力学性质研究AFM可以测量样品的弹性模量、硬度和黏性等力学性质，通过观察扫描数据，可以对不同结构材料的力学性质进行研究。
3. 表面磁性质研究AFM可以测量样品表面的磁力学性质，如磁滞回线、磁域结构、磁畴壁等。
通过对样品进行磁化，再通过AFM实时观测其磁性变化，并测量样品的磁场分布等参数，可以对材料表面的磁性进行研究。
4. 表面电学性质研究AFM可以测量样品表面的电学性质，如电荷分布、电势分布等。
通过把AFM的探针改为电极，可以进行电学物性和电化学反应的研究。
三、未来发展目前，AFM已被广泛应用于物理学、材料科学、生物医药等领域，但是仍然存在一些问题，如成像效率、分辨率和可靠性等方面的不足。
AFM原理及应用
AFM基本原理
探针与样品表面之间作用力与距离有 关如右图，当两者靠得很近时，原子 之间电子云斥力大于原子核与电子云 之间的吸引力，此时合力表现为斥力， 反之表现为吸引作用。
AFM设备介绍
• AFM（原子力显微镜）的硬件 结构主要包括力检测系统、位置 检测部分和反馈系统。
AFM设备介绍
• 力检测系统：
实验方法
• 非接触式（non-contact） • 为了解决接触式之AFM 可能破坏样品的缺点，便有非接触式之AFM
被发展出来，这是利用原子间的长距离吸引力来运作，由于探针和 样品没有接触，因此样品没有被破坏的问题，不过此力对距离的变 化非常小，所以必须使用调变技术来增加讯号对噪声比。在空气中 由于样品表面水模的影响，其分辨率一般只有50nm，而在超高真空 中可得原子分辨率。
AFM基本原理
• AFM是由G.Binning（IBM苏黎士研究实验室）在STM的基础上于1986年发 明的表面观测仪器。AFM与STM相比，能观测非导电样品。
AFM基本原理
二、工作基本原理 • 当原子间距离减小到一定程度以后，原子间的作用力将迅速上升。
因此，由显微探针受力的大小就可以直接换算出样品表面的高度， 从而获得样品表面形貌的信息。 • 将一个对微弱力极其敏感的微悬臂一端固定，另一端有一个微小的 针尖，当针尖在样品表面扫描时，探针-样品表面间存在极微弱的排 斥力，引起微悬臂的变形；激光经微悬臂的背面反射到光电检测器 ，可以精确测量微悬臂的微小变形，这样就实现了通过检测样品与 探针之间的原子排斥力来反映样品表面形貌和其他表面形貌。
附液层必须薄
消除了横向力的影响， 比Contact Mode 降低了由吸附液层引 AFM的扫面速度慢 起的力，图像分辨率 高，适于观测软、易 碎或胶粘性样品，不
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3. 轻敲模式（Tapping Mode） 4. Interleave模式（Interleave Normal Mode/Lift Mode） 5. 力调制模式（Force Modulation Mode） 6. 力曲线模式（Force Curve Mode）
一般来说，如果针尖尖端的曲率半径远远 小于表面结构的尺寸，则针尖效应可以忽 略，针尖走过的轨迹基本上可以反映表面 结构的起伏变化小来获得 样品表面形貌信息的，所以微悬臂形变检 测技术至关重要。到目前为止，检测微悬 臂形变的方式主要有以下几种：
1）隧道电流检测法 2）电容检测法 3）光学检测法 4）压敏电阻检测法
特点：
对于一些与基底结合不牢固的样品，轻敲模式 与接触模式相比，很大程度地降低了针尖对表 面结构的“搬运效应”。
样品表面起伏较大的大型扫描比非接触式的更 有效。
间歇接触式（tapping mode）
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原子力显微镜的构成
在原子力显微镜的系统中，可分成三个部分：力检测部分、位置检 测部分、反馈系统。
Atomic Force Microscopy 原子力显微镜（AFM）
目录：
AFM的发展历史 AFM的原理 AFM的分类 AFM机器的组成 影响AFM分辨率的因素 AFM技术应用举例 照片举例 AFM的缺点
高级显微镜
1938年，德国工程师Max Knoll和Ernst Ruska 制造出了世界上第一台透射电子显微镜（TEM）
位置检测部分： 在原子力显微镜（AFM）的系统中，当针
尖与样品之间有了交互作用之后，会使得悬臂 （cantilever）摆动，所以当激光照射在 cantilever的末端时，其反射光的位置也会因 为cantilever摆动而有所改变，这就造成偏移 量的产生。在整个系统中是依靠激光光斑位置 检测器将偏移量记录下并转换成电的信号，以 供控制器作信号处理。
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提高图像分辨率
1、发展新的技术或模式来提高分辨率，即从硬件 设备以及成像机理上提高成像分辨率。如最近 Fuchs等发明的Q控制技术，可以提高成像分辨率 和信噪比。采用力调制模式或频率调制模式等也 可以有效提高成像分辨率。
2、选择尖端曲率半径小的针尖，减小针尖与样品 之间的接触面积，减小针尖的放大效应，以提高 分辨率。
恒定力量或者恒定高度
探针如何成像
表面形貌和材料如何测量
垂直信號的變化 即樣本的表面變化
水平信號的變化 即樣本的材質變化
Z XY
Cantilever 擺動 的方向
Z XY
Cantilever 擺動 的方向
Mover
Mover
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AFM有多种工作模式
1. 接触模式（Contact Mode）：作用力在斥力范围，力 的量级为10－9∼10－8N，或1∼10eV/Å。可达到原子级 分辨率。
分选和搬运
火星土壤
遭疟疾感染的人体红血球和蓝藻
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AFM的缺点
受样品因素限制较大（不可避免） 针尖易磨钝或受污染（磨损无法修复；污染清 洗困难） 针尖—样品间作用力较小 近场测量干扰问题 扫描速率低 针尖的放大效应
1. 导体、半导体和绝缘体表面的高分辨成像 2. 生物样品、有机膜的高分辨成像 3. 表面化学反应研究 4. 纳米加工与操纵
5. 超高密度信息存储 6. 分子间力和表面力研究 7 摩擦学及各种力学研究 8 在线检测和质量控制
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IBM科学家首次拍下单分子照片
二氧化锡薄膜
AFM针尖放大效应
AFM是依靠尖端曲率半径很小的微悬臂针尖接触在 表面上进行成像，所得到的图像是针尖与样品真实 形貌卷积后的结果。如图所示，实线代表样品的真
实形貌，虚线就是针 尖扫描所得到的表观 图像。二者之间的差 别在于针尖与样品真 实接触点和表观接触 点随针尖移动的函数 变化关系。
针尖效应不仅会将小的结构放大，而且还 会造成成像的不真实，特别是在比较陡峭 的突起和沟槽处。
AFM出现的意义
STM的原理是电子的“隧道效应”，所以只能 测导体和部分半导体
1985年，IBM公司的Binning和Stanford大学的 Quate研发出了原子力显微镜（AFM），弥补了 STM的不足
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成像原理
atom atom
atom atom
Expulsive force
Attractive force
类似非接触式AFM，比非接触式更靠近样品表 面。损害样品的可能性比接触式少（不用侧面 力，摩擦或者拖拽）。
轻敲模式的分辨率和接触模式一样好，而且由 于接触时间非常短暂，针尖与样品的相互作用 力很小，通常为1皮牛顿（pN）～1纳牛顿（ nN），剪切力引起的分辨率的降低和对样品 的破坏几乎消失，所以适用于对生物大分子、 聚合物等软样品进行成像研究。
隧道效应
经典物理学认为，物体越过势垒，有一阈值能量；粒子能量小 于此能量则不能越过，大于此能量则可以越过。例如骑自行车 过小坡，先用力骑，如果坡很低，不蹬自行车也能靠惯性过去。 如果坡很高，不蹬自行车，车到一半就停住，然后退回去。
量子力学则认为，即使粒子能量小于阈值能量，很多粒子冲向 势垒，一部分粒子反弹，还会有一些粒子能过去，好像有一个 隧道，故名隧道效应（quantum tunneling）。可见，宏观上 的确定性在微观上往往就具有不确定性。虽然在通常的情况下， 隧道效应并不影响经典的宏观效应，因为隧穿几率极小，但在 某些特丁的条件下宏观的隧道效应也会出现。
接触式（ contact mode）
非接触式原子力显微镜
在非接触模式中，针尖在样品表面的上方振动 ，始终不与样品接触，探测器检测的是范德华 作用力和静电力等对成像样品没有破坏的长程 作用力。
需要使用较坚硬的悬臂（防止与样品接触）。 所得到的信号更小，需要更灵敏的装置，这种
模式虽然增加了显微镜的灵敏度，但当针尖和 样品之间的距离较长时，分辨率要比接触模式 和轻敲模式都低。
力检测部分： 在原子力显微镜（AFM）的系统中，所要检测的
力是原子与原子之间的范德华力。所以在本系统中是 使用微小悬臂（cantilever）来检测原子之间力的变 化量。这微小悬臂有一定的规格，例如：长度、宽度、 弹性系数以及针尖的形状，而这些规格的选择是依照 样品的特性，以及操作模式的不同，而选择不同类型 的探针。
反馈系统：
在原子力显微镜（AFM）的系统中，将信号经 由激光检测器取入之后，在反馈系统中会将此 信号当作反馈信号，作为内部的调整信号，并 驱使通常由压电陶瓷管制作的扫描器做适当的 移动，以保持样品与针尖保持合适的作用力。
原子力显微镜（AFM）便是结合以上三个部分来将 样品的表面特性呈现出来的：在原子力显微镜 （AFM）的系统中，使用微小悬臂（cantilever） 来感测针尖与样品之间的交互作用，测得作用力。 这作用力会使cantilever摆动，再利用激光将光照 射在cantilever的末端，当摆动形成时，会使反射 光的位置改变而造成偏移量，此时激光检测器会记 录此偏移量，也会把此时的信号给反馈系统，以利 于系统做适当的调整，最后再将样品的表面特性以 影像的方式给呈现出来。
特点：
由于为非接触状态，对于研究柔软或有弹性的 样品较佳，而且针尖或者样品表面不会有钝化 效应，不过会有误判现象。这种模式的操作相 对较难，通常不适用于在液体中成像，在生物 中的应用也很少。
非接触式（non contact mode）
间歇接触式原子力显微镜
微悬臂在其共振频率附近做受迫振动，振荡的 针尖轻轻的敲击表面，间断地和样品接触。当 针尖与样品不接触时，微悬臂以最大振幅自由 振荡。当针尖与样品表面接触时，尽管压电陶 瓷片以同样的能量激发微悬臂振荡，但是空间 阻碍作用使得微悬臂的振幅减小。反馈系统控 制微悬臂的振幅恒定，针尖就跟随表面的起伏 上下移动获得形貌信息。
3、尽量避免针尖和样品表面的污染。如果针尖上有污染物 ，就会造成与表面之间的多点接触，出现多针尖现象，造成 假像。如果表面受到了污染，在扫描过程中表面污染物也可 能粘到针尖上，造成假像的产生。
4、控制测试气氛，消除毛细作用力的影响。由于毛细作用 力的存在，在空气中进行AFM成像时会造成样品与针尖的接 触面积增大，分辨率降低。此时，可考虑在真空环境下测定 ，在气氛控制箱中冲入干燥的N2，或者在溶液中成像等。溶 液的介电性质也可以影响针尖与样品间范德华作用力常数， 从而有可能减小它们之间的吸引力以提高成像分辨率。不过 液体对针尖的阻尼作用会造成反馈的滞后效应，所以不适用 于快速扫描过程。
接触式原子力显微镜
接触式AFM是一个排斥性的模式，探针尖端和 样品做柔软性的“实际接触”，当针尖轻轻扫 过样品表面时，接触的力量引起悬臂弯曲，进 而得到样品的表面图形。
由于是接触式扫描，在接触样品时可能会是样 品表面弯曲。
经过多次扫描后，针尖或者样品有钝化现象。
特点：
通常情况下，接触模式都可以产生稳定的、分 辨率高的图像。但是这种模式不适用于研究生 物大分子、低弹性模量样品以及容易移动和变 形的样品。
1952年，英国工程师Charles Oatley制造出了 第一台扫描电子显微镜（SEM）
至此，电子显微镜的分辨率达到纳米级
1983年，IBM公司苏黎世实验室的两位科学家 Gerd Binnig和Heinrich Rohrer发明了扫描隧 道显微镜（STM）
应用电子的“隧道效应”这一原理，对导体或 半导体进行观测
5）光束偏转法。此方法由Meyer和Amer于 1988年发明，简便实用，广泛应用于目前 的商品化仪器。
须指出，由于针尖—样品之间的作用力是 微悬臂的力常数和形变量之积，所以无论 哪种检测方法，都应不影响微悬臂的力常 数，而且对形变量的检测须达到一纳米以 下。