AFM原子力顯微鏡的操作模式主要包括接觸模式、非接觸模式和輕敲模式。以下是這三種操作模式的詳細介紹：

一、接觸模式（Contact Mode）

原理：

探針針尖始終與樣品表面保持接觸，相互作用力為排斥力。

掃描時，懸臂施加在針尖上的力可能導(dǎo)致樣品表面結(jié)構(gòu)的微小變化。

特點：

可以產(chǎn)生穩(wěn)定、高分辨率的圖像。

適用于硬樣品或表面不易受損的樣品。

多次掃描后，針尖或樣品可能有鈍化現(xiàn)象。

應(yīng)用：

適用于研究表面硬度較高、不易變形的樣品。

二、非接觸模式（Non-contact Mode）

原理：

針尖在樣品表面上方振動，不與樣品直接接觸。

相互作用力主要為范德華力，對樣品無破壞。

特點：

增加了顯微鏡的靈敏度。

適用于柔軟、有彈性的樣品。

針尖或樣品表面無鈍化效應(yīng)。

操作相對較難，分辨率可能低于接觸模式和輕敲模式。

不適用于液體中成像，生物應(yīng)用較少。

應(yīng)用：

適用于研究柔軟、易變形的樣品，如生物大分子等。

三、輕敲模式（Tapping Mode）

原理：

懸臂在樣品表面上方以其共振頻率振蕩，針尖周期性地短暫接觸/敲擊樣品表面。

相互作用力較小，通常為1皮牛頓（pN）~1納牛頓（nN）。

特點：

分辨率與接觸模式相當。

對樣品損傷小，適用于軟樣品成像。

不受樣品表面附著水膜的影響。

掃描速度較接觸模式慢，反饋控制較復(fù)雜。

應(yīng)用：

廣泛應(yīng)用于生物大分子、聚合物等軟樣品的成像研究。

四、操作模式的選擇

在選擇原子力顯微鏡的操作模式時，需要考慮樣品的性質(zhì)、成像需求以及實驗條件。例如，對于硬樣品或需要高分辨率的圖像，可以選擇接觸模式；對于柔軟、易變形的樣品，輕敲模式可能更為合適；而對于需要在液體環(huán)境中成像的樣品，則需要考慮使用專門設(shè)計的液體環(huán)境AFM原子力顯微鏡或采用其他成像技術(shù)。

綜上所述，原子力顯微鏡的三種操作模式各有優(yōu)缺點，適用于不同類型的樣品和成像需求。在實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合適的操作模式以獲得Z佳的成像效果。