在做原子力顯微鏡AFM測(cè)試時(shí)，科學(xué)指南針檢測(cè)平臺(tái)工作人員在與很多同學(xué)溝通中了解到，好多同學(xué)對(duì)AFM測(cè)試不太了解，針對(duì)此，科學(xué)指南針檢測(cè)平臺(tái)團(tuán)隊(duì)組織相關(guān)同事對(duì)網(wǎng)上海量知識(shí)進(jìn)行整理，希望可以幫助到科研圈的伙伴們；

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目前現(xiàn)有三種基本操作模式，可區(qū)分為接觸式（contact）、非接觸式（non-contact）及輕敲式（tapping）三大類。接觸式及非接觸式易受外界其它因素，如水分子的吸引，而造成刮傷材料表面及分辨率差所引起之影像失真問(wèn)題，使用上會(huì)有限制，尤其在生物及高分子軟性材料上。以下簡(jiǎn)單介紹三種基本形式的基本原理：

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（1）接觸式(Contactmode)：利用探針的針尖與待測(cè)物表面之原子力交互作用(一定要接觸)，使非常軟的探針臂產(chǎn)生偏折，此時(shí)用特殊微小的雷射光照射探針臂背面，被探針臂反射的雷射光以二相的photodiode(雷射光相位偵檢器)來(lái)記錄雷射光被探針臂偏移的變化，探針與樣品間產(chǎn)生原子間的排斥力約為10-6至10-9牛頓。但是，由于探針與表面有接觸，因此過(guò)大的作用力仍會(huì)損壞樣品，尤其是對(duì)軟性材質(zhì)如高分子聚合物、細(xì)胞生物等。不過(guò)在較硬材料上通常會(huì)得到較佳的分辨率。

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（2）非接觸式(Non-contactmode)：為了解決接觸式AFM可能損壞樣品的缺點(diǎn)，便有非接觸式AFM被發(fā)展出來(lái)，這是利用原子間的長(zhǎng)距離吸引力─范德華力來(lái)運(yùn)作。Non-contactmode的探針必需不與待測(cè)物表面接觸，利用微弱的范德華力對(duì)探針的振幅改變來(lái)回饋。探針與樣品的距離及探針振幅必需嚴(yán)格遵守范德華力原理，因此造成探針與樣品的距離不能太遠(yuǎn)，探針振幅不能太大(約2至5nm)，掃描速度不能太快等限制。樣品置放于大氣環(huán)境下，濕度超過(guò)30%時(shí)，會(huì)有一層5至10nm厚的水分子膜覆蓋于樣品表面上，造成不易回饋或回饋錯(cuò)誤。

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（3）輕敲式AFM(Tappingmode)：將非接觸式AFM加以改良，拉近探針與試片的距離，增加探針振幅功能(10～300KHz)，其作用力約為10-12牛頓，Tappingmode的探針有共振振動(dòng)，探針振幅可調(diào)整而與材料表面有間歇性輕微跳動(dòng)接觸，探針在振蕩至波谷時(shí)接觸樣品，由于樣品的表面高低起伏，使得振幅改變，再利用回饋控制方式，便能取得高度影像。TappingmodeAFM的振幅可適當(dāng)調(diào)整小至不受水分子膜干擾，大至不硬敲樣品表面而損傷探針，XY面終極分辨率為2nm。TappingmodeAFM探針下壓力量可視為一種彈性作用，不會(huì)對(duì)z方向造成永久性破壞。在xy方向，因探針是間歇性跳動(dòng)接觸，不會(huì)像對(duì)Contactmode在xy方向一直拖曳而造成永久性破壞。但由于高頻率探針敲擊，對(duì)很硬的樣品，探針針尖可能受損。

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