原子力顯微鏡是通過探針與被測(cè)樣品之間微弱的相互作用力來獲得物質(zhì)表面形貌的信息，因此，AFM原子力顯微鏡除導(dǎo)電樣品外，還能夠觀測(cè)非導(dǎo)電樣品的表面結(jié)構(gòu)，其應(yīng)用領(lǐng)域更為廣闊，除物理、化學(xué)、生物等領(lǐng)域外，原子力顯微鏡在微電子學(xué)、微機(jī)械學(xué)、新型材料、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。
AFM原子力顯微鏡的優(yōu)點(diǎn)
對(duì)比于現(xiàn)有的其它顯微工具，原子力顯微鏡以其高的空間分辨率、廣泛的試驗(yàn)對(duì)象、制樣方法的簡易性及試驗(yàn)環(huán)境的多樣性等特點(diǎn)而備受青睞。其在材料科學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域的研究上發(fā)揮著重大作用。
1、高的空間分辨率
AFM原子力顯微鏡的放大倍數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過以往的任何顯微鏡：光學(xué)顯微鏡的放大倍數(shù)一般都超不過1000倍;電子顯微鏡的放大極限為10^6倍;而原子力顯微鏡的放大倍數(shù)能高達(dá)10^10倍，比電子顯微鏡放大能力高10^4倍。高的分辨率使AFM原子力顯微鏡可直接觀察物質(zhì)的分子和原子，這就為人類對(duì)微觀世界的進(jìn)一步探索提供了理想的工具。
2、廣泛的試驗(yàn)對(duì)象
AFM原子力顯微鏡可對(duì)導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體材料進(jìn)行研究，如金屬、陶瓷、半導(dǎo)體材料;原子力顯微鏡能對(duì)物理材料、化學(xué)材料進(jìn)行測(cè)量，如礦物、紙張、涂料、無機(jī)物、有機(jī)高分子等;AFM原子力顯微鏡能對(duì)生物樣品進(jìn)行測(cè)量，如植物、動(dòng)物、細(xì)菌的組織、細(xì)胞、細(xì)胞器、生物大分子等;可也對(duì)表面軟硬不同的樣品進(jìn)行測(cè)量，如金剛石、牙齒骨骼、皮膚組織、凝膠、腫瘤細(xì)胞等;亦可對(duì)不同狀態(tài)的物質(zhì)進(jìn)行測(cè)量，如薄膜、顆粒物質(zhì)、液晶態(tài)物。但掃描隧道顯微鏡只能對(duì)表面導(dǎo)電的物質(zhì)進(jìn)行表征，電子顯微鏡也要求對(duì)樣品進(jìn)行復(fù)雜的前處理。
3、簡單易行的制樣過程
在生命科學(xué)研究領(lǐng)域，各種顯微鏡對(duì)其觀察的樣本有不同的要求：電子顯微鏡的樣品要進(jìn)行固定、脫水、包埋、切片、染色等一系列處理，因此電子顯微鏡只能觀察死的細(xì)胞或組織的微觀結(jié)構(gòu);激光掃描共聚焦顯微鏡的樣品要經(jīng)過特殊的熒光染色，所以其應(yīng)用受限于熒光探針技術(shù)的發(fā)展;掃描隧道顯微鏡要求物質(zhì)具有表面導(dǎo)電性，否則得進(jìn)行鍍金處理，過程十分麻煩;而樣本只需稍加固定處理便可在AFM原子力顯微鏡下進(jìn)行觀察。
4、多樣的試驗(yàn)環(huán)境
原子力顯微鏡的工作環(huán)境十分豐富，既可以在真空中，也可以在大氣中工作;可以在干燥氣體氛圍中進(jìn)行，也可以進(jìn)行濕度控制;既可以對(duì)樣品加熱，也可以對(duì)樣品冷卻;既可以對(duì)樣品進(jìn)行氣體噴霧，也可以在溶液中觀察樣品。在大氣條件或溶液中都能進(jìn)行，這就為生命科學(xué)的研究提供了極大的便利結(jié)合上述制樣特點(diǎn)，AFM原子力顯微鏡能觀察生理狀態(tài)下的生物樣品及其動(dòng)態(tài)過程，并可考察環(huán)境對(duì)其生理狀態(tài)的影響。對(duì)于其它材料亦可研究它們隨環(huán)境變化而發(fā)生的物化性質(zhì)改變的規(guī)律。
原子力顯微鏡的作用
AFM原子力顯微鏡是以掃描隧道顯微鏡基本原理發(fā)展起來的掃描探針顯微鏡。原子力顯微鏡的出現(xiàn)無疑為納米科技的發(fā)展起到了推動(dòng)作用。以AFM原子力顯微鏡為代表的掃描探針顯微鏡是利用一種小探針在樣品表面上掃描，從而提供高放大倍率觀察的一系列顯微鏡的總稱。
原子力顯微鏡掃描能提供各種類型樣品的表面狀態(tài)信息。與常規(guī)顯微鏡比較，AFM原子力顯微鏡的優(yōu)點(diǎn)是在大氣條件下，以高倍率觀察樣品表面，可用于幾乎所有樣品(對(duì)表面光潔度有一定要求)，而不需要進(jìn)行其他制樣處理，就可以得到樣品表面的三維形貌圖象。并可對(duì)掃描所得的三維形貌圖象進(jìn)行粗糙度計(jì)算、厚度、步寬、方框圖或顆粒度分析。