原子力顯微鏡的工作模式主要分為以下三類，每種模式對應不同的應用場景和測量原理：

1. 接觸模式（Contact Mode）

原理：探針J端與樣品表面直接接觸，通過懸臂的彎曲量（由原子間斥力引起）直接反映表面形貌。

特點：

高分辨率（可達原子級）。

適用于硬質(zhì)樣品（如晶體、金屬）。

可能損傷軟樣品（如生物組織、聚合物）。

應用場景：材料表面粗糙度、晶體結(jié)構(gòu)分析。

2. 非接觸模式（Non-Contact Mode）

原理：探針在樣品表面上方振動（通常距離表面幾納米），通過檢測范德華吸引力或靜電力引起的懸臂振動頻率或振幅變化來成像。

特點：

不接觸樣品，避免損傷。

分辨率較低（易受振動和噪聲影響）。

適用于柔軟或易損樣品（如生物分子、液體環(huán)境）。

應用場景：液體中的樣品、柔軟材料表面研究。

3. 輕敲模式/間歇接觸模式（Tapping Mode/Intermittent Contact Mode）

原理：探針以共振頻率振動，在振動周期中短暫接觸樣品表面，通過懸臂振幅變化或相位變化成像。

特點：

綜合接觸與非接觸模式的優(yōu)勢：高分辨率且對樣品損傷小。

適用廣泛（硬質(zhì)、軟質(zhì)樣品均可）。

可研究材料粘彈性（通過相位信號）。

應用場景：聚合物、生物樣品、納米材料。

其他擴展模式

除了上述基礎(chǔ)模式，AFM原子力顯微鏡還可通過附加技術(shù)實現(xiàn)更多功能：

力調(diào)制模式（Force Modulation Mode）：測量材料局部機械性質(zhì)（如粘彈性、硬度）。

力曲線模式（Force-Distance Curve）：定量研究探針-樣品間作用力與距離的關(guān)系。

橫向力顯微鏡（Lateral Force Microscopy, LFM）：檢測表面摩擦力或橫向力，分析材料各向異性。

靜電/磁場模式：結(jié)合導電探針或磁性探針，研究樣品電勢、磁性等物理性質(zhì)。

總結(jié)

原子力顯微鏡的核心工作模式為接觸、非接觸、輕敲三種，其他模式可視為其擴展應用。選擇模式時需權(quán)衡分辨率、樣品保護性和測量需求。