原子力显微镜(AFM)使用总结

原子力显微镜(AFM)是购买浙江大学光电研究所研制的，已经使用一年多，中间出现些问题，也都解决了，现在做个总结：

1、设备

信号来源：激光

信号接收：PSD（Position Sensitive Detector）全称为位置传感检测器，输出的是模拟信号，线性度好、响应快。

探针：在镀金的小矩形上，每头有一大一小的等腰三角形，探针三角形顶端，垂直于三角形平面，肉眼只能看到三角形，看不到探针，一个矩形上有四个探针可以使用。

压电陶瓷：样品在测试过程中，三维方向的运动是通过三根压电陶瓷的位移产生

信号放大、反馈、数据采集、显示

2、过程

1、把用探针的小矩形用双面胶贴好，矩形伸出的长度一般为小于或接近长边的一半，用四个控制螺钉调节激光器，使激光照在三角形的边上，直到产生衍射条纹，并且衍射条纹在PSD左侧，不能在PSD光敏面上，倾斜方向 \ ，光斑中心居中，激光照在三角形边上达到衍射条件时将产生强的反射光；

2、用双面胶把待测样品粘在样品台上，双面胶要贴平，样品要测得地方不能太靠样品台中心，因为在测试时探针接触的位置不是在样品台的中心，然后把样品台固定在三根压电陶瓷构成的支杆上，适当转动样品台，使待测样品的中心与探针的位置相对；

3、用粗调使试样向探针运动，此时为了观察可把激光关了，当接近至1~2mm 时打开激光，使用细调，观察控制面板上PSD反馈信号、Z轴反馈信号的变化、衍射光斑的变化，但衍射光斑移动时说明已进入原子力的作用范围，应缓慢调节旋钮，在光斑移动迅速的时候应适当方向调节旋钮，防止调过，在PSD信号为1.6，Z轴反馈信号-200~-300时即可进行测试。

3、出现的问题和解决方法

3.1 Z轴反馈信号不稳定

当在调节的时候Z轴反馈信号不稳定，而且跳动很大时，就不能进行测试，产生这样的情况主要可能有两点：1、表面状态特殊，适当旋转样品台，从新选择测试位置；2、探针松动，因为探针是用双面胶粘的，在测试过程中，来回运动将是探针松动，这时由于探针的不稳定跳动将使反馈信号不稳定；

3.2 光斑不对

对光斑的主要要求有：

1）衍射条纹要清楚，这要通过调节四个旋钮达到良好的衍射；

2）光斑要在PSD的左边，如果不对可能是由于针粘的不平，重新调整针的位置，将针贴平；

3）光斑的中心位置不对，这可能针固定的位置不对，适当旋转粘贴探针的铁圈，针的位置中间和伸出的长度为长边的一半或小于一半；

4）如果在调节距离的时候光斑不仅出现左右运动还有明显的上下运动，可能是由于支撑探针的三角形边断裂，在达到原子力范围时探针受力不均，此时可更换探针。

3.3 反馈信号弱

首先保证打开高压电源，如果反馈信号弱将导致图像不清甚至不能测试

1）电池电量不足，激光灯强度变弱；

2）确认反馈旋钮1～2圈，PSD旋钮2～4圈，在此前提下如果反馈信号弱可适当调大反馈旋钮；

3）光斑应在PSD的左侧接近光敏面而不应该在光敏面上；

4）激光器出现问题，更换激光器；

3.4图像问题

首先要有一块标准样品，在出现问题的时候测试标准样品，确认设备的问题：1）探针上被粘上东西，通过快速扫描，把探针上的东西甩掉；

2）探针长期使用，磨损了，更换探针；

3）测试过程中Z方向超出范围，可能是样品贴的不平或样品本身起伏大，这时重贴样品或者把样品台旋转位置；