原子力顯微鏡是一種能夠以原子級(jí)分辨率成像的顯微鏡，它利用針尖與樣品表面之間的相互作用力來(lái)生成樣品表面的三維圖像。AFM原子力顯微鏡有多種工作模式，每種模式都有其獨(dú)特的操作原理和適用場(chǎng)景。以下是原子力顯微鏡的幾種主要工作模式的介紹：

1. 接觸模式

原理：在接觸模式中，探針的J端與樣品表面保持物理接觸。懸臂因樣品表面的不平整而上下移動(dòng)，這種移動(dòng)通過(guò)激光和光電探測(cè)器系統(tǒng)檢測(cè)到。

優(yōu)點(diǎn)：

能夠提供非常高分辨率的圖像。

缺點(diǎn)：

由于探針與樣品的直接接觸，可能會(huì)對(duì)樣品或探針造成損傷，特別是在分析軟材料或生物樣品時(shí)。

適用場(chǎng)景：適用于硬質(zhì)的、不易變形的樣品表面。

2. 非接觸模式

原理：在非接觸模式下，探針并不直接接觸樣品表面，而是在樣品表面上方幾納米到幾十納米的距離進(jìn)行掃描。當(dāng)探針接近樣品表面時(shí)，表面的范德華力等作用力會(huì)影響懸臂的振動(dòng)狀態(tài)，這種變化通過(guò)激光和光電探測(cè)器系統(tǒng)檢測(cè)到。

優(yōu)點(diǎn)：

由于沒(méi)有直接接觸，因此可以減少對(duì)樣品的物理?yè)p傷，適用于脆弱或軟的樣品。

缺點(diǎn)：

分辨率通常低于接觸模式，且可能受到表面吸附層的影響。

適用場(chǎng)景：適用于柔軟或有彈性的樣品，以及對(duì)樣品表面無(wú)損傷要求的場(chǎng)景。

3. 輕敲模式

原理：輕敲模式也稱(chēng)為振動(dòng)模式或交變接觸模式，是一種介于接觸模式和非接觸模式之間的操作方式。在這種模式下，探針懸臂以接近其共振頻率的頻率振動(dòng)，并輕微敲擊樣品表面。這樣可以減少探針與樣品之間的摩擦和損傷，同時(shí)提供高分辨率的表面圖像。

優(yōu)點(diǎn)：

結(jié)合了接觸模式的高分辨率和非接觸模式的低損傷特性，適用于多種類(lèi)型的樣品，尤其是軟質(zhì)材料。

缺點(diǎn)：

操作和參數(shù)設(shè)置相對(duì)復(fù)雜，可能需要更多的調(diào)試時(shí)間。

適用場(chǎng)景：廣泛應(yīng)用于生物大分子、聚合物等軟樣品的成像研究。

總結(jié)

AFM原子力顯微鏡的三種主要工作模式各有優(yōu)缺點(diǎn)，適用于不同的樣品和分析需求。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)樣品的性質(zhì)和研究目的選擇合適的工作模式。同時(shí)，為了確保獲得高質(zhì)量的圖像數(shù)據(jù)，還需要對(duì)樣品進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹苽浜吞幚怼?/span>