掃描探針顯微鏡是20世紀(jì)80年代開發(fā)的新型顯微鏡,，但原子水平的觀察技術(shù)的發(fā)展已是令人矚目的,，可以測量摩擦力、粘彈性和表面電位的模型也已開發(fā)出來,，其應(yīng)用廣泛迅速擴(kuò)張,。液體測量還應(yīng)用于電化學(xué)和生物化學(xué)等領(lǐng)域，使得測量更接近實際環(huán)境的條件成為可能,。

掃描探針顯微鏡（SPM）原理

我們將解釋掃描探針顯微鏡中常用的 AFM 和 STM 的原理,。通過用細(xì)針狀探針的掃描樣品表面來獲取圖像和位置信息。探頭較細(xì)且在原子水平上進(jìn)行掃描,，因此不適合測量不規(guī)則性較大的樣品,。

1. 掃描隧道顯微鏡（STM）

STM 利用了這樣一個事實：從金屬探針向樣品發(fā)射的隧道電流的強(qiáng)度敏感地取決于它們之間稱為真空的絕緣體的厚度?？梢砸愿叻直媛示_測量樣品表面的局部高度,，從而可以單獨解析材料表面上的原子（彼此相鄰的兩點之間的最短距離）,。此外，通過用探針掃描樣品表面,，可以觀察原子尺度上的不均勻圖案,。

探頭由鎢或鉑制成，帶有尖頭,。當(dāng)探針和樣品足夠接近,，兩個電子云重疊，并施加微小的偏置電壓（用于確定放大器小信號放大的直流電工作點的電壓）時,，會產(chǎn)生隧道電流達(dá)到隧道效應(yīng),。

在 STM 中，金屬探針在樣品表面水平（X,、Y）移動,，探針和樣品之間的距離 (Z) 受到反饋控制，以保持隧道電流恒定,。通常,，單個原子之間的相互作用是通過使用壓電元件的垂直運(yùn)動來檢測的，壓電元件的距離可以以小于單個原子尺寸的精度控制,。因此,，STM在三個維度上具有原子分辨率。壓電元件是一種利用壓電效應(yīng)的無源元件,，當(dāng)施加壓力時會產(chǎn)生電壓。

2. 原子力顯微鏡（AFM）

AFM 測量探針和樣品表面之間的微小原子力（非化學(xué)鍵合的原子之間作用的弱內(nèi)聚力）的差異,，并通過掃描觀察表面,。它具有廣泛的應(yīng)用范圍，因為它可以用來觀察絕緣體和生物樣品,，無論它們是有機(jī)的還是無機(jī)的,。已經(jīng)開發(fā)出多種應(yīng)用 AFM 技術(shù)來測量摩擦力、粘彈性,、介電常數(shù)和表面電位的模型,。

使用微小的力使連接到懸臂的探針與樣品表面接觸。對探頭和樣品之間的距離（Z）進(jìn)行反饋控制,，以使作用在懸臂上的力（偏轉(zhuǎn)量）保持恒定,，并通過水平（X，Y）掃描對表面形狀進(jìn)行成像,。

有關(guān)掃描探針顯微鏡 (SPM) 的其他信息

探頭類型

AFM和SPM是掃描探針顯微鏡的典型例子,，都使用探針，但類型不同,。此外,，AFM 的類型很多,，包括材料和長度，因此選擇一種與待測物體相匹配的類型非常重要,。

AFM除了原理中解釋的接觸模式外,，還有敲擊模式，該模式用于測量易碎有機(jī)樣品時,，并使用專用探頭,。請注意，探頭是消耗品,，必須自行更換,。

掃描探針顯微鏡（SPM）及相關(guān)類別

什么是掃描探針顯微鏡 (SPM),？

掃描探針顯微鏡 (SPM) 的應(yīng)用

掃描探針顯微鏡（SPM）原理

1. 掃描隧道顯微鏡（STM）

2. 原子力顯微鏡（AFM）

有關(guān)掃描探針顯微鏡 (SPM) 的其他信息

探頭類型

會員登錄

收藏該商鋪

提示