一種可用來研究包括絕緣體在內的固體材料表面結構的分析儀器。它通過檢測待測樣品表面和一個微型力敏感元件之間的極微弱的原子間相互作用力來研究物質的表面結構及性質。將一對微弱力極端敏感的微懸臂一端固定，另一端的微小針尖接近樣品，這時它將與其相互作用，作用力將使得微懸臂發生形變或運動狀態發生變化。掃描樣品時，利用傳感器檢測這些變化，就可獲得作用力分布信息，從而以納米級分辨率獲得表面結構信息。它主要由帶針尖的微懸臂、微懸臂運動檢測裝置、監控其運動的反饋回路、使樣品進行掃描的壓電陶瓷掃描器件、計算機控制的圖像采集、顯示及處理系統組成。微懸臂運動可用如隧道電流檢測等電學方法或光束偏轉法、干涉法等光學方法檢測，當針尖與樣品充分接近相互之間存在短程相互斥力時，檢測該斥力可獲得表面原子級分辨圖像，一般情況下分辨率也在納米級水平。afm測量對樣品無特殊要求，可測量固體表面、吸附體系等。
原子力顯微鏡:是一種利用原子,分子間的相互作用力來觀察物體表面微觀形貌的新型實驗技術.它有一根納米級的探針,被固定在可靈敏操控的微米級彈性懸臂上.當探針很靠近樣品時,其頂端的原子與樣品表面原子間的作用力會使懸臂彎曲,偏離原來的位置.根據掃描樣品時探針的偏離量或振動頻率重建三維圖像.就能間接獲得樣品表面的形貌或原子成分.
優點與缺點
相對于掃描電子顯微鏡，原子力顯微鏡具有許多優點。不同于電子顯微鏡只能提供二維圖像，afm提供真正的三維表面圖。同時，afm不需要對樣品的任何特殊處理，如鍍銅或碳，這種處理對樣品會造成不可逆轉的傷害。第三，電子顯微鏡需要運行在高真空條件下，原子力顯微鏡在常壓下甚至在液體環境下都可以良好工作。這樣可以用來研究生物宏觀分子，甚至活的生物組織。
和掃描電子顯微鏡(sem)相比，afm的缺點在于成像范圍太小,速度慢，受探頭的影響太大。
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