實驗概要
了解原子力顯微鏡的基本結構和原理。掌握原子力顯微鏡對固體和粉末樣品的要求及制作方法。掌握原子力顯微鏡使用方法。
實驗原理
原子力顯微鏡的優點是：有較高的放大倍數，20-20萬倍之間連續可調；有很大的景深，視野大，成像富有立體感，可直接觀察各種試樣凹凸不平表面的細微結構；試樣制備簡單。
1. 儀器結構
原子力顯微鏡的系統中可分成三個部分：力檢測部分、位置檢測部分、反饋系統。
2. 工作原理
原子力顯微鏡的工作原理就是將探針裝在一彈性微懸臂的一端，微懸臂的另一端固定，當探針在樣品表面掃描時，探針與樣品表面原子間的排斥力會使得微懸臂輕微變形，這樣，微懸臂的輕微變形就可以作為探針和樣品間排斥力的直接量度。一束激光經微懸臂的背面反射到光電檢測器，可以精確測量微懸臂的微小變形，這樣就實現了通過檢測樣品與探針之間的原子排斥力來反映樣品表面形貌和其他表面結構。
實驗材料
1. 粉末樣品的制備
粉末樣品的制備常用的是膠紙法，先把兩面膠紙粘貼在樣品座上，然后把粉末撒到膠紙上，吹去為粘貼在膠紙上的多余粉末即可。
2. 塊狀樣品的制備
玻璃、陶瓷及晶體等固體樣品需要拋光，注意固體樣品表面的粗糙度。
實驗步驟
1. 開機
1) 打開主控制電腦，再打開軟件；
2) 打開原子力顯微鏡的主機；
3) 待到激光器打開后，檢查掃描頭與樣品臺之間的距離是否正常。
2. 程序的初始化與樣品的掃描
1) 選擇粗糙度比較均勻的固體樣品，放置到樣品臺上；
2) 安裝探針，選擇掃描樣品所使用與探針匹配的模式；
3) 調整壓電陶瓷的線性輸出電壓；
4) 調整激光至懸臂頭部，再調整光斑到最佳位置（注意觀察電壓值）；
5) 確定探針的頻率，Q值。
3. 安裝樣品
1) 打開Stage窗口，抬升掃描頭到安全位置；
2) 取下樣品臺，將試樣放置到樣品臺上，注意樣品在樣品臺上的穩定性，放回樣品臺；
4. 試樣的測試
1) 打開Stage窗口，點擊Coarse Approach按鈕，點擊下一步；
2) 將焦點聚焦到懸臂上，點擊下一步；
3) 將焦點聚焦到樣品的表面，點擊下一步，驅動電機下針；
4) 完成電機下針后，點擊Tip Approach，使用壓電陶瓷和電機交互下針。
5) 完成下針后，點擊掃描窗口，左窗口選擇SEN信號，右窗口選擇HIT信號；
6) 選擇掃描的范圍，點擊Scan按鈕，開始掃描；
7) 點擊Set Point按鈕（加壓），至左下方Line窗口中的兩條線的特征一致，看右上方的窗口是否出現樣品表面形貌圖；
8) 點擊Manul Tip Up/Down按鈕，調節壓力線至中線（壓力線在中線上，按UP；壓力線在中線下，按Down），此時掃描停止；
9) 再點擊Scan按鈕，重新掃描，調整G、P、I、D值，直至右上方窗口中的圖最清楚為止；
10) 重新掃描，直至掃描結束，保存掃描圖；
11) 點擊Tip Retract，退針；
12) 退針完成后，點擊Stage按鈕，抬升掃描頭到安全位置；
13) 取下樣品，放回樣品臺，更換樣品或關機；
14) 關機，先關閉軟件，再關主機，最后關電腦，切斷電源。