原子力显微镜组成及应用

　　原子力显微镜突出地显现了显微观测技术作为人类视觉感官功能的延伸与增强的重要性，它是在扫描隧道显微镜基础上为观察非导电物质经改进而发展起来的分子和原子级显微工具。对比于现有的其它显微工具，原子力显微镜以其高分辨、制样简单、操作易行等特点而备受关注，并已在生命科学、材料科学等领域发挥了重大作用，极大地推动了纳米科技的发展，促使人类进入了纳米时代。

原子力显微镜结构组成

　　在原子力显微镜的系统中，可分成三个部分：力检测部分、位置检测部分、反馈系统。

　　1、力检测部分

　　在原子力显微镜系统中，所要检测的力是原子与原子之间的范德华力。使用微悬臂来检测原子之间力的变化量。微悬臂通常由一个一般100～500μm长和大约500nm~5μm厚的硅片或氮化硅片制成。微悬臂顶端有一个尖锐针尖，用来检测样品-针尖间的相互作用力。

　　2、位置检测部分

　　在原子力显微镜系统中，当针尖与样品之间有了作用之后，会使得悬臂摆动，所以当激光照射在微悬臂的末端时，其反射光的位置也会因为悬臂摆动而有所改变，这就造成偏移量的产生。在整个系统中是依靠激光光斑位置检测器将偏移量记录下并转换成电的信号，以供SPM控制器作信号处理。聚焦到微悬臂上面的激光反射到激光位置检测器，通过对落在检测器四个象限的光强进行计算，可以得到由于表面形貌引起的微悬臂形变量大小，从而得到样品表面的不同信息。

　　3、反馈系统

　　在原子力显微镜系统中，将信号经由激光检测器取入之后，在反馈系统中会将此信号当作反馈信号，作为内部的调整信号，并驱使通常由压电陶瓷制作的扫描器做适当的移动，以保持样品与针尖保持一定的作用力。

　　原子力显微镜便是结合以上三个部分来将样品的表面特性呈现出来的：在原子力显微镜系统中，使用微小悬臂来感测针尖与样品之间的相互作用，这作用力会使微悬臂摆动，再利用激光将光照射在悬臂的末端，当摆动形成时，会使反射光的位置改变而造成偏移量，此时激光检测器会记录此偏移量，也会把此时的信号给反馈系统，以利于系统做适当的调整，Z后再将样品的表面特性以影像的方式给呈现出来。

原子力显微镜的应用

　　在材料科学领域，原子力显微镜不但可以获得材料表面的3D形貌、表面粗糙度和高度等信息，而且可以获得材料表面物理性质分布的差异，例如摩擦力、阻抗分布、电势分布、介电常数，压电特性、磁学性质等。

　　在聚合物科学领域，原子力显微镜可以获得表面的结构以及材料表面物理性质。对样品进行加热，可以研究聚合物的相变过程;结合环境腔，可以研究有机溶剂气氛下聚合物表面结构演变过程，有助于解释聚合物失效机理。

　　在半导体工业领域，原子力显微镜可以检测基片表面抛光缺陷、图形化结构、薄膜表面形貌以及定量的表面粗糙度数据和深度信息，同时可以检测表面缺陷(比如电流泄漏、结构缺陷、晶格错位、缺陷密度和传播等)以及表面阻抗、电势分布、介电常数、掺杂浓度等，有利于半导体材料的可靠性、均一性和失效性分析。

　　在电化学领域，原子力显微镜可以原位研究电化学的沉积过程，揭示电化学的反应机理;可以原位研究金属腐蚀过程，有助于解决金属腐蚀机理;结合手套箱，可以原位研究锂电池充放电过程，有利于提高电池效率。

　　生命科学领域，原子力显微镜不但可以原位检测溶液下DNA，蛋白，细胞的精细结构，还可以对其进行力学和电学性质的测量，获得生物样品的杨氏模量以及阻抗特性。结合是德科技zhuan利分子识别技术，可以帮助研究人员快速识别分子级别的相互作用。

　　在原子力显微镜的系统中，当针尖与样品之间有了交互作用之后，会使得悬臂摆动，当激光照射在微悬臂的末端时，其反射光的位置也会因为悬臂摆动而有所改变，这就造成偏移量的产生。在整个系统中是依靠激光光斑位置检测器将偏移量记录下并转换成电的信号，以供SPM控制器作信号处理。