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原子力顯微鏡是一種分析儀器，可以用來研究固體材料的表面結(jié)構(gòu)，包括絕緣體。它通過檢測(cè)待測(cè)樣品表面與微力傳感元件之間極弱的原子相互作用來研究材料的表面結(jié)構(gòu)和性能。當(dāng)對(duì)弱力極為敏感的微懸臂一端固定，另一端的靠近樣品時(shí)，會(huì)與樣品發(fā)生相互作用，力的作用會(huì)使微懸臂發(fā)生變形或改變其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在對(duì)樣品進(jìn)行掃描時(shí)，可以利用傳感器檢測(cè)這些變化來獲得力的分布信息，從而獲得納米級(jí)分辨率的表面形態(tài)結(jié)構(gòu)信息和表面粗糙度信息。
原子力顯微鏡主要由帶的微型懸臂、微型懸臂運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置、監(jiān)測(cè)其運(yùn)動(dòng)的反饋回路、掃描樣品的壓電陶瓷掃描裝置、計(jì)算機(jī)控制的圖像采集、顯示和處理系統(tǒng)組成。微懸臂運(yùn)動(dòng)可以用電學(xué)方法如隧道電流檢測(cè)或光學(xué)方法如光束偏轉(zhuǎn)和干擾來檢測(cè)。當(dāng)與樣品之間存在短程斥力時(shí)，通過檢測(cè)斥力可以得到表面原子分辨率圖像。一般來說，分辨率也是在納米級(jí)。AFM測(cè)量對(duì)樣品沒有特殊要求，可以測(cè)量固體表面、吸附系統(tǒng)等。
與SEM相比，AFM有很多優(yōu)勢(shì)。與電子顯微鏡只能提供二維圖像不同，AFM能提供真實(shí)的三維表面圖像。同時(shí)，AFM不需要對(duì)樣品進(jìn)行任何特殊處理，如鍍銅、鍍碳等，這些都會(huì)對(duì)樣品造成不可逆的損害。第三，電子顯微鏡需要在高真空環(huán)境下工作，而原子力顯微鏡在常壓甚至液體環(huán)境下也能很好地工作。這樣一來，它就可以用來研究生物大分子，甚至是活的生物組織。
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