原子力顯微鏡的功能、特點(diǎn) 原子力顯微鏡是利用原子之間的作用力通過(guò)儀器的檢測(cè)系統(tǒng)、反饋系統(tǒng)等成像的儀器。具有原子級(jí)別分辨率，成像分辨率高，并且能提供三維表面圖，近年來(lái)在納米功能材料、生物、化工和醫(yī)藥方面得到廣泛的使用。 原子力顯微鏡的功能 原子力顯微鏡最基本的功能是：通過(guò)檢測(cè)探針和樣品作用力來(lái)表征樣品表面的三維形貌。因?yàn)闃悠繁砻娴母叩推鸱闆r可以準(zhǔn)確的以數(shù)值的形式反饋回來(lái)，所以能夠通過(guò)對(duì)樣品表面整體的圖像進(jìn)行分析，得到樣品表面的粗糙度、平均梯度、顆粒度、孔結(jié)構(gòu)以及孔徑分布的參數(shù)等;若對(duì)小范圍的樣品表面的圖像進(jìn)行分析，還可以獲得物質(zhì)的晶形結(jié)構(gòu)、分子的結(jié)構(gòu)、聚集狀態(tài)、表面積及體積等方面的信息。 原子力顯微鏡的測(cè)量方法是力-距離曲線(xiàn)，這便可以傳遞出很多樣品的信息。測(cè)量并記錄探針在接近或是壓入樣品表面又離開(kāi)的過(guò)程中所受到的力，得到針尖和樣品間的力-距離曲線(xiàn)。再通過(guò)分析曲線(xiàn)，就可以得到樣品表面的硬度、粘彈性、壓彈性等物理性質(zhì);如果樣品為生物分子或有機(jī)物，還可以通過(guò)探針與分子的結(jié)合拉伸知道分子的聚集狀態(tài)、拉伸彈性、空間構(gòu)象等一系列屬性。 另外，原子力顯微鏡還可以對(duì)分子或原子機(jī)型操縱、加工和修飾，從而創(chuàng)造出新的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)。 原子力顯微鏡的優(yōu)點(diǎn) 原子力顯微鏡具有超高的空間分辨率，放大倍數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)以往的顯微鏡：光學(xué)顯微鏡的放大倍數(shù)一般不超過(guò)1000倍;電子顯微鏡的放大倍數(shù)的極限也就是100萬(wàn)倍;而原子力顯微鏡的放大倍數(shù)是電子顯微鏡的1000倍，高達(dá)10億倍，也就是說(shuō)可以直接觀(guān)察到物質(zhì)的分子和原子，為人類(lèi)提供了探索微觀(guān)世界的理想工具。 原子力顯微鏡具有廣泛的研究對(duì)象，原子力顯微鏡不僅可以對(duì)導(dǎo)體、半導(dǎo)體進(jìn)行研究，還可以對(duì)絕緣體材料進(jìn)行研究，如：各種金屬、半導(dǎo)體材料、陶瓷等;另外原子力顯微鏡還可以對(duì)生物樣品進(jìn)行研究，如動(dòng)植物或細(xì)菌的組織、細(xì)胞、生物大分子等。 原子力顯微鏡的制樣過(guò)程簡(jiǎn)單易行，只需對(duì)樣品稍加固定便可進(jìn)行觀(guān)察。而其它顯微鏡對(duì)觀(guān)察的樣品卻要進(jìn)行繁瑣的處理，如在生命科學(xué)研究領(lǐng)域，電子顯微鏡必須對(duì)樣品進(jìn)行脫水、包埋、切片、染色、固定等處理;激光掃描共聚顯微鏡必須對(duì)樣品進(jìn)行特殊的熒光染色;掃描隧道顯微鏡要求樣品的表面具有導(dǎo)電性，否則就得進(jìn)行鍍金處理。 除上述優(yōu)點(diǎn)，原子力顯微鏡還具有多樣的試驗(yàn)環(huán)境。既可以在真空中試驗(yàn)，也可以在大氣中，甚至還可以在溶液中觀(guān)察樣品，同時(shí)對(duì)溫度沒(méi)有特殊要求，高溫、低溫皆可以進(jìn)行。 原子力顯微鏡和掃描電子顯微鏡的對(duì)比 原子力顯微鏡是以?huà)呙杷淼里@微鏡基本原理發(fā)展起來(lái)的掃描探針顯微鏡。原子力顯微鏡可以檢測(cè)很多樣品，提供表面研究和生產(chǎn)控制或流程發(fā)展的數(shù)據(jù)，這些都是常規(guī)掃描型表面粗糙度儀及電子顯微鏡所不能提供的。那么這二者之間的優(yōu)缺點(diǎn)到底有哪些呢? 原子力顯微鏡相對(duì)于掃描電子顯微鏡具有許多優(yōu)點(diǎn)。不同于掃描電子顯微鏡只能提供二維圖像，原子力顯微鏡提供真正的三維表面圖。同時(shí)，原子力顯微鏡不需要對(duì)樣品的任何特殊處理，如鍍銅或碳，這種處理對(duì)樣品會(huì)造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害。掃描電子顯微鏡需要運(yùn)行在高真空條件下，原子力顯微鏡在常壓下甚至在液體環(huán)境下都可以良好工作。這樣可以用來(lái)研究生物宏觀(guān)分子，甚至活的生物組織。
和掃描電子顯微鏡(SEM)相比，原子力顯微鏡的缺點(diǎn)在于成像范圍太小、速度慢，受探頭的影響太大。 原子力顯微鏡與掃描隧道顯微鏡相比，由于能觀(guān)測(cè)非導(dǎo)電樣品，因此具有更為廣泛的適用性。當(dāng)前在科學(xué)研究和工業(yè)界廣泛使用的掃描力顯微鏡，其基礎(chǔ)就是原子力顯微鏡。
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