原子力顯微鏡(AFM)屬于掃描探針顯微技術(shù)的一支，此類顯微技術(shù)都是利用特制的微小探針，來(lái)偵測(cè)探針與樣品表面之間的某種交互作用，如穿隧電流、原子力、磁力、近場(chǎng)電磁波等等。

原子力顯微鏡的常見類別

　　接觸式原子力顯微鏡：

　　在接觸式原子力顯微鏡操作下，探針與樣品問(wèn)的作用力是原子間的排斥力，這是Z早被發(fā)展出來(lái)的操作模式，由于排斥力對(duì)距離非常敏感，所以接觸式原子力顯微鏡較容易得到原子解析度。在一般的接觸式量測(cè)中，探針與樣品問(wèn)的作用力很小，約為10^-6至10^-10N，但由于接觸面積極小，因此過(guò)大的作用力仍會(huì)損壞樣品表面，但較大的的作用力通?？傻玫捷^佳的解析度。因此選擇適當(dāng)?shù)牡淖饔昧?，接觸式原子力顯微鏡的操作模式是十分重要的。

　　接觸式的原子力顯微鏡利用探針和樣品原子間的排斥力，原子力間的排斥力對(duì)距離的變化是非常敏感。是利用具有懸臂的探針接觸且輕壓表面，由于反作用力使得探針的懸臂產(chǎn)生偏折，而偏折量的大小代表反作用力的大小，所以掃描表面時(shí)利用維持相同的偏折量就可以描繪出3D的表面結(jié)構(gòu)。

　　就原子力顯微鏡的操作模式比較起來(lái)，接觸式原子力顯微鏡較能夠得到原子尺度的解析度，一般的接觸量測(cè)中，探針和試片間作用力約為10^-6~10^-9牛頓(N)，但接觸 面積極小，相對(duì)形成過(guò)大的作用力可能損害樣品，尤其是軟性材質(zhì)。因此設(shè)定適當(dāng)?shù)淖饔昧κ欠浅Ｖ匾摹?/p>

　　非接觸式原子力顯微鏡：

　　為了解決接觸式原子力顯微鏡可能損壞樣品的缺點(diǎn)，便有非接觸式原子力顯微鏡發(fā)展出來(lái)，這是利用原子間的長(zhǎng)距離吸引力來(lái)運(yùn)作。凡德瓦爾力對(duì)距離的變化非常小，因此必須使用調(diào)變技術(shù)來(lái)增強(qiáng)訊號(hào)對(duì)雜訊比，便能得到等作用力圖像，這也就是樣品的高度影像。一般非接觸式原子力顯微鏡只有約50nm(10^-9m)的解析度，不過(guò)在真空環(huán)境下操作，其解析度可達(dá)原子級(jí)的解析度，是原子力顯微鏡中解析度Z佳的操作模式。

　　此為輕敲式原子力顯微鏡的衍生，一樣利用探針跳動(dòng)來(lái)掃描，但是探針始終都不接觸表面，而是利用表面上所存在的凡得瓦爾力吸引會(huì)改變振幅的大小做回饋，因此若是原子力顯微鏡在大氣中操作時(shí)，試片表面常會(huì)吸附一層水，所以在討論探針和試片交互作用時(shí)，必須考慮探針與試片表面水膜間的毛細(xì)孔現(xiàn)象。非接觸式由于不是直接接觸表面，所以所呈現(xiàn)的影像解析度較差，大約只能達(dá)50nm。

　　輕敲式原子力顯微鏡：

　　輕敲式原子力顯微鏡則是將非接觸式加以改良，其原理系將探針與樣品距離加近，然后增大振幅，使探針在振盪至波谷時(shí)接觸樣品，由于樣品的表面高低起伏，使得振幅改變，再利用類似非接觸式的迴饋控制方式，便能取得高度影像。由于接觸式原子力顯微鏡掃描容易刮傷試片表面，所以后來(lái)改用驅(qū)動(dòng)探針跳動(dòng)來(lái)掃描試片，如此接觸試片表面時(shí)探針施予的力量不但小了許多，且只有正向作用力，但是此時(shí)系統(tǒng)不再利用探針懸臂的偏折量來(lái)作回饋，而是探針跳動(dòng)時(shí)懸臂的振幅量來(lái)回饋。

原子力顯微鏡與其他顯微鏡的不同

　　原子力顯微鏡，激光共聚焦顯微鏡，掃描電鏡無(wú)論是在產(chǎn)品功能上還是在產(chǎn)品性能上都相差很多，其中包括：

　　1、掃描驅(qū)動(dòng)方式不同：

　　①激光共聚焦：激光轉(zhuǎn)鏡控制激光掃描范圍和掃描速度。

　　②原子力顯微鏡：壓電位移傳感器驅(qū)動(dòng)樣品臺(tái)X、Y 方向掃描。

　?、蹝呙桦婄R：電磁線圈控制電子束掃描范圍和掃描速度。

　　2、工作環(huán)境差別：

　　①激光共聚焦和原子力顯微鏡可以在大氣環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試樣品。

　　②一般掃描電鏡必須在高真空環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試樣品。

　　3、應(yīng)用范圍差別：

　?、偌す夤簿劢梗簬妆?幾千倍，樣品制備簡(jiǎn)單。

　?、谠恿︼@微鏡：幾萬(wàn)倍~幾千萬(wàn)倍，要求樣品非常平坦，樣品制備很難。

　?、蹝呙桦婄R ：幾倍~幾十萬(wàn)倍，樣品制備稍微復(fù)雜一些，但總體也很簡(jiǎn)單。

　　4、立體成像的差別：

　?、偌す夤簿劢梗和ㄟ^(guò)納米精度步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)樣品在Z軸方向逐層成像，軟件將設(shè)定的各層圖像合成清晰立體圖像。

　?、谠恿︼@微鏡：成像的本質(zhì)就是測(cè)量表面每個(gè)像素點(diǎn)的高低，描繪出立體形貌。

　　③掃描電鏡：?jiǎn)螏瑘D像具有很大景深，但屬于二維圖像，通過(guò)立體對(duì)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)三維成像。