原子力显微镜各种成像模式的原理 - NanoST版

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NanoST版 - 原子力显微镜各种成像模式的原理

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y***e
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1．原子力显微镜的基本原理
原子力显微镜的基本原理是：将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定，另一端有一微
小的针尖，针尖与样品表面轻轻接触，由于针尖尖端原子与样品表面原子间存在极微弱
的排斥力，通过在扫描时控制这种力的恒定，带有针尖的微悬臂将对应于针尖与样品表
面原子间作用力的等位面而在垂直于样品的表面方向起伏运动。利用光学检测法或隧道
电流检测法，可测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化，从而可以获得样品表面形貌的
信息。下面，我们以激光检测原子力显微镜（Atomic Force Microscope Employing
Laser Beam Deflection for Force Detection, Laser-AFM）——扫描探针显微镜家族
中最常用的一种为例，来详细说明其工作原理。
图1. 激光检测原子力显微镜探针工作示意图
如图1所示，二极管激光器（Laser Diode）发出的激光束经过光学系统聚焦在微悬臂（
C
antilever）背面，并从微悬臂背面反射到由光电二极管构成的光斑位置检测器（
Detect
or）。在样品扫描时，由于样品表面的原子与微悬臂探针尖端的原子间

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