掃描電鏡總結(jié)

1、 掃描電鏡（SEM） 透射電鏡（TEM） 原子力顯微鏡（AFM） X射線衍射（XRD） 元素分析（EA） 顯微分析技術(shù) 電子顯微鏡一束電子射到試樣上，電子與物質(zhì)相互作用，當(dāng)電子的運(yùn)動方向被改變，稱為散射。透射電子直接透射電子，以及彈性或非彈性散射的透射電子用于透射電鏡(TEM)的成像和衍射二次電子入射電子與樣品中原子的價(jià)電子發(fā)生非彈性散射作用而損失的那部分能量（3050eV）激發(fā)核外電子脫離原子，能量大于材料逸出功的價(jià)電子可從樣品表面逸出，成為真空中的自由電子，此即二次電子。在電場的作用下它可呈曲線運(yùn)動進(jìn)入檢測器，使表面凹凸的各個(gè)部分都能清晰成像。二次電子試樣表面狀態(tài)非常敏感，能有效顯示試樣表

2、面的微觀形貌；二次電子的分辨率可達(dá)510nm，即為掃描電鏡的分辨率。二次電子的強(qiáng)度主要與樣品表面形貌相關(guān)。二次電子和背景散射電子共同用于掃描電鏡(SEM)的成像。當(dāng)探針很細(xì)，分辨高時(shí)，基本收集的是二次電子而背景電子很少，稱為二次電子成像(SEI)。背景散射電子入射電子穿達(dá)到離核很近的地方被反射，沒有能量損失；既包括與原子核作用而形成的彈性背散射電子，又包括與樣品核外電子作用而形成的非彈性背散射電子，前者的份額遠(yuǎn)大于后者。背散射電子反映樣品表面的不同取向、不同平均原子量的區(qū)域差別，產(chǎn)額隨原子序數(shù)的增加而增加；利用背散射電子為成像信號，可分析形貌特征，也可顯示原子序數(shù)襯度而進(jìn)行定性成分分析。特征X

3、射線入射電子和原子中的內(nèi)層電子發(fā)生非彈性散射作用而損失一部分能量（幾百個(gè)eV），激發(fā)內(nèi)層電子發(fā)生電離，形成離子，該過程稱為芯電子激發(fā)。除了二次電子外，失去內(nèi)層電子的原子處于不穩(wěn)定的較高能量狀態(tài)，將依一定的選擇定則向能量較低的量子態(tài)躍遷，躍遷過程中發(fā)射出反映樣品中元素組成信息的特征X射線，可用于材料的成分分析。俄歇(Auger)電子如果入射電子把外層電子打進(jìn)內(nèi)層，原子被激發(fā)了為釋放能量而電離出次外層電子，叫俄歇電子。主要用于輕元素和超輕元素(除H和He)的分析，稱為俄歇電子能譜儀。陰極熒光如果入射電子使試樣的原于內(nèi)電子發(fā)生電離，高能級的電子向低能級躍遷時(shí)發(fā)出的光波長較長(在可見光或紫外區(qū))，稱為

4、陰極熒光，可用作光譜分析，但它通常非常微弱。 各種信號的深度與區(qū)域大小高能電子束受到物質(zhì)原子的散射作用偏離入射方向，向外發(fā)散；隨著深度的增加，分布范圍增大，動能不斷降低、直至為0，形成一個(gè)作用區(qū)。“梨形作用體積”：對輕元素樣品，入射電子經(jīng)多次小角散射，在未達(dá)到較大散射角之前已深入樣品內(nèi)部；最后散射角增大，達(dá)到漫散射的程度?！鞍肭蛐巫饔皿w積”：對重元素樣品，入射電子在樣品表面不很深的位置就達(dá)到漫反射的程度。電子在樣品內(nèi)散射區(qū)域的形狀主要取決于原子序數(shù)，改變電子能量只引起作用體積大小的改變而不會顯著改變形狀。深度能逸出材料表面的俄歇電子距表面的深度：0.42nm，為表面信號；能逸出材料表面的二次電

5、子距表面的深度：510nm；能逸出材料表面的X射線距表面的深度：500nm5m。：分辨率：俄歇電子與二次電子的空間分辨率最高；背散射電子的空間分辨率次之；X射線信號的空間分辨率最低。二次電子像的分辨率主要取決于電子探針束斑尺寸和電子槍的亮度。二次電子的最高分辨率可達(dá)0.25nm。掃描電鏡的分辨率指的是二次電子的分辨率。掃描電鏡的特點(diǎn)景深大，圖像富有立體感，特別適合于表面形貌的研究.放大倍數(shù)范圍廣，從十幾倍到2萬倍，幾乎覆蓋了光學(xué)顯微鏡和TEM的范圍.制樣簡單，樣品的電子損傷小.這些方面優(yōu)于TEM，所以SEM成為材料常用的重要剖析手段.掃描電鏡(SEM)的幾大要素（1） 分辨率影響掃描電鏡的分辨

6、本領(lǐng)的主要因素有：(a) 入射電子束束斑直徑：為掃描電鏡分辨本領(lǐng)的極限。一般，熱陰極電子槍的最小束斑直徑可縮小到6nm，場發(fā)射電子槍可使束斑直徑小于3nm。(b) 入射電子束在樣品中的擴(kuò)展效應(yīng)：擴(kuò)散程度取決于入射束電子能量和樣品原子序數(shù)的高低。入射束能量越高，樣品原子序數(shù)越小，則電子束作用體積越大，產(chǎn)生信號的區(qū)域隨電子束的擴(kuò)散而增大，從而降低了分辨率(c) 成像方式及所用的調(diào)制信號：當(dāng)以二次電子為調(diào)制信號時(shí)，由于其能量低(小于50 eV)，平均自由程短（10100 nm左右），只有在表層50100 nm的深度范圍內(nèi)的二次電子才能逸出樣品表面，發(fā)生散射次數(shù)很有限，基本未向側(cè)向擴(kuò)展，因此，二次電子

7、像分辨率約等于束斑直徑。當(dāng)以背散射電子為調(diào)制信號時(shí)，由于背散射電子能量比較高，穿透能力強(qiáng)，可從樣品中較深的區(qū)域逸出(約為有效作用深度的30左右)。在此深度范圍，入射電子已有了相當(dāng)寬的側(cè)向擴(kuò)展，所以背散射電子像分辨率要比二次電子像低，一般在5002000nm左右。如果以吸收電子、X射線、陰極熒光、束感生電導(dǎo)或電位等作為調(diào)制信號的其他操作方式，由于信號來自整個(gè)電子束散射區(qū)域，所得掃描像的分辨率都比較低，一般在l 000 nm或l0000nm以上不等。（2）放大倍數(shù)掃描電鏡的放大倍數(shù)可表示為M =Ac/As式中，Ac熒光屏上圖像的邊長；As電子束在樣品上的掃描振幅。一般地， Ac 是固定的(通常為1

8、00 mm)，則可通過改變As 來改變放大倍數(shù)。目前，大多數(shù)商品掃描電鏡放大倍數(shù)為2020,000倍，介于光學(xué)顯微鏡和透射電鏡之間，即掃描電鏡彌補(bǔ)了光學(xué)顯微鏡和透射電鏡放大倍數(shù)的空擋。（3）景深景深是指焦點(diǎn)前后的一個(gè)距離范圍，該范圍內(nèi)所有物點(diǎn)所成的圖像符合分辨率要求，可以成清晰的圖像；也即，景深是可以被看清的距離范圍。掃描電子顯微鏡的景深比透射電子顯微鏡大10倍，比光學(xué)顯微鏡大幾百倍。由于圖像景深大，所得掃描電子像富有立體感。電子束的景深取決于臨界分辨本領(lǐng)d0和電子束入射半角c。其中，臨界分辨本領(lǐng)與放大倍數(shù)有關(guān)，因人眼的分辨本領(lǐng)約為0.2 mm, 放大后，要使人感覺物像清晰，必須使電子束的分辨

9、率高于臨界分辨率d0 ：電子束的入射角可通過改變光闌尺寸和工作距離來調(diào)整，用小尺寸的光闌和大的工作距離可獲得小的入射電子角。(4) 襯度包括：表面形貌襯度和原子序數(shù)襯度表面形貌襯度由試樣表面的不平整性引起。原子序數(shù)襯度原子序數(shù)襯度指掃描電子束入射試祥時(shí)產(chǎn)生的背散射電子、吸收電子、X射線，對微區(qū)內(nèi)原子序數(shù)的差異相當(dāng)敏感二次電子來自試樣表面層510nm的深度范圍，表面形貌特征對二次電子的發(fā)射系數(shù)影響可由下式表示：=0Cos0物質(zhì)的二次電子發(fā)射系數(shù)，與具體物質(zhì)有關(guān)的常數(shù)?？梢姡坞娮拥陌l(fā)射系數(shù)隨角的增大而增大。事實(shí)上，角大，入射電子束的作用體積較靠近試樣表面，由于二次電子主要來自試樣表層510nm

10、深度，因此，作用體積內(nèi)產(chǎn)生的大量二次電子離開表面的機(jī)會增加；其次，角大，入射電子束的總軌跡增長，引起電子電離的機(jī)會增多。因此，在試樣表面凸凹不平的部位，入射電子束作用產(chǎn)生的二次電子信號的強(qiáng)度要比在試樣表面平坦的部位產(chǎn)生的信號強(qiáng)度大，從而形成表面形貌襯度。原子序數(shù)越大，圖像越亮。二次電子受原子序數(shù)的影響較小。高分子中各組分之間的平均原子序數(shù)差別不大；所以只有些特殊的高分子多相體系才能利用這種襯度成像。背散射電子像背散射電子也稱為反射電子或初級背散射電子，其能量在50eV, 接近于入射電子能量。利用背散射電子的成像，稱為背散射電子像。背散射電子像既可以用來顯示形貌襯度，也可以用來顯示成分襯度。形貌

11、襯度類似二次電子，樣品表面的形貌也影響背散射電子的產(chǎn)率，在角較大(尖角)處，背散射電子的產(chǎn)率高；在角較小(平面)處，背散射電子的產(chǎn)率低。由于背反射電子是來自一個(gè)較大的作用體積，用背反射信號進(jìn)行形貌分析時(shí)，其分辨率遠(yuǎn)比二次電子低。由試樣微區(qū)的原子序數(shù)或化學(xué)成分的差異所形成的像。成分襯度背散射電子是受原子反射回來的入射電子，受核效應(yīng)的影響比較大。由經(jīng)驗(yàn)公式，對原子序數(shù)大于10的元素，背散射電子發(fā)射系數(shù)可表示為背散射電子發(fā)射系數(shù)隨原子序數(shù)Z的增大而增加。 = ln Z6 -14但是，二次電子大部分是由價(jià)電子激發(fā)出來的，所以原子序數(shù)的影響不大明顯：當(dāng)原子序數(shù)Z20時(shí)，與Z幾乎無關(guān)。(如圖3一15所示)

12、。若試樣表面存在不均勻的元素分布，平均原子序數(shù)較大的區(qū)域產(chǎn)生較強(qiáng)的背散射電子信號，因而在背散射電子像上顯示出較亮的襯度；反之，平均原子序數(shù)較小的區(qū)域在背散射電子圖像上是暗區(qū)。因此，可根據(jù)背散射電子像的亮暗程度，判別出相應(yīng)區(qū)域的原子序數(shù)的相對大小，由此可對金屬及其合金的顯微組織進(jìn)行成分分析。掃描電子顯微鏡的樣品制備（1）導(dǎo)電性好，以防止表面積累電荷而影響成像；（2）具有抗輻射損傷的能力，在高能電子轟擊下不分解、不變形；（3）具有高的二次電子和背散射電子系數(shù)，以保證圖像良好的信噪比。掃描電鏡試樣一般要求具有以下特點(diǎn)：對不滿足以上要求的試樣（陶瓷、玻璃、塑料等絕緣材料，導(dǎo)電性差的半導(dǎo)體，熱穩(wěn)定性不好

13、的有機(jī)材料，二次電子、背散射電子系數(shù)較低的材料等），需要表面涂層處理。表面涂層處理的常用方法有真空蒸發(fā)和離子濺射鍍膜法。二次電子像的樣品制備方法（1）導(dǎo)電樣品。將允許尺寸的樣品放入樣品室觀察前先需用丙酮、酒精或甲苯這類溶劑清洗掉樣品表面的油污，或在超聲波清潔器中去除油污，也可用復(fù)型剝離及化學(xué)刻蝕等方法去除在高放大倍數(shù)下易分解的碳?xì)浠锏鹊溺栉?，因?yàn)檫@些物質(zhì)分解后會在樣品表面沉積一層碳和其他產(chǎn)物，當(dāng)放大倍數(shù)縮小時(shí)，圖像中原視域就成為暗色的方塊。（2）絕緣體或?qū)щ娦阅茌^差的樣品。如陶瓷、半導(dǎo)體，高分子、不需固定脫水處理的生物樣品及一些無機(jī)材料等，只需清潔樣品之后，用離子噴鍍儀在樣品表面噴鍍一層金產(chǎn)

14、生導(dǎo)電層就可觀察了。（3）不論樣品導(dǎo)不導(dǎo)電，塊狀樣品都得借助于雙面膠帶將樣品粘在銅或鋁樣品臺上，并用銀粉導(dǎo)電膠連通樣品與樣品臺，或直接用石墨導(dǎo)電雙面膠帶粘貼樣品，使吸收電子能流入接地的樣品架，以盡量減少因表面充電效應(yīng)或熱損傷引起的起泡、龜裂、像漂移、像散不穩(wěn)定等現(xiàn)象，尤其是生物樣品、聚合物等。（4）顆粒樣品，如果是干燥的粉末，可直接撒在粘有雙面膠帶的樣品臺上，抖去或用洗耳球吹去松散的顆粒，并用導(dǎo)電膠涂在膠帶四周再噴金。（5）如果是含水或含有揮發(fā)性物質(zhì)的樣品，必須先去除水分或揮發(fā)性物質(zhì)，再噴金觀察。去除水分的方法有很多種：烘箱干燥、濕度干燥、置換干燥、真空干燥、冷凍干燥、臨界點(diǎn)干燥等，根據(jù)樣品的

15、不同特點(diǎn)和要求選擇不同的方法。溫度干燥是將樣品保持在一定的溫度下干燥，真空干燥與冷凍干燥都是用真空噴鍍儀抽真空，使水分揮發(fā)。不同的是后者將樣品投入液氮或其他驟冷劑然后再抽真空，水分從固態(tài)直接升華，使得通常的液相蒸發(fā)帶來的表面張力減小，減少樣品損傷。透射電鏡(TEM)基本原理透射電鏡基本構(gòu)造與光學(xué)顯微鏡相似，主要由光源、物鏡和投影鏡三部分組成，只不過用電子束代替光束，用磁透鏡代替玻璃透鏡。光源由電子槍和一或兩個(gè)聚光鏡組成，其作用是得到具有確定能量的高亮度的聚焦電子束。透射電鏡的構(gòu)造：電子透鏡系統(tǒng)，供電系統(tǒng)，真空系統(tǒng)。透鏡的成像作用可以分為兩個(gè)過程：第一個(gè)過程是平行電子束遭到物的散射作用而分裂成為

16、各級衍射譜，即由物變換到衍射的過程；第二個(gè)過程是各級衍射譜經(jīng)過干涉重新在像平面上會聚成諸像點(diǎn)，即由衍射重新變換到物(像是放大了的物)的過程。晶體對于電子束就是一個(gè)三維光柵。電鏡構(gòu)造的兩個(gè)特點(diǎn)1、 磁透鏡2、 因?yàn)榭諝鈺闺娮訌?qiáng)烈地散射，所以凡有電子運(yùn)行的部分都要求處于高真空，要達(dá)到1.33104 Pa或更高。光學(xué)顯微鏡中的玻璃透鏡不能用于電鏡，因?yàn)樗鼈儧]有聚焦成像的能力，是“不透明”的。電流通過線圈時(shí)出現(xiàn)磁力線和南北極。由于電子帶電，會與磁力線相互作用，而使電子束在線圈的下方聚焦。只要改變線圈的勵磁電流，就可以使電鏡的放大倍數(shù)連續(xù)變化。為了使磁場更集中在線周內(nèi)部也包有軟鐵制成的包鐵，稱為極靴化

17、，極靴磁透鏡磁場被集中在上下極靴間的小空間內(nèi)，磁場強(qiáng)度進(jìn)一步提高。TEM三要素分辨率，放大倍數(shù)，襯度分辨率大孔徑角的磁透鏡，100KV時(shí)，分辨率可達(dá)0.005nm。實(shí)際TEM只能達(dá)到0.10.2nm，這是由于透鏡的固有像差造成的。提高加速電壓可以提高分辨率。已有300KV以上的商品高壓(或超高壓)電鏡，高壓不僅提高了分辨率，而且允許樣品有較大的厚度，推遲了樣品受電子束損傷的時(shí)間，因而對高分子的研究很有用。但高加速電壓意味著大的物鏡，500KV時(shí)物鏡直徑4550cm。對高分子材料的研究所適合的加速電壓，最好在250KV左右。放大倍數(shù)電鏡最大的放大倍數(shù)等于肉眼分辨率(約0.2mm)除以電鏡的分辨率

18、0.2nm，因而在106數(shù)量級以上。襯度a樣品越厚，圖像越暗；b原于序數(shù)越大，圖像越暗；c密度越大，圖像越暗.其中，密度的影響最重要，因?yàn)楦叻肿拥慕M成中原于序數(shù)差別不大，所以樣品排列緊密程度的差別是其反差的主要來源。透射電子顯微鏡的樣品處理對樣品的一般要求1、樣品需置于直徑為23mm的銅制載網(wǎng)上，網(wǎng)上附有支持膜；2、樣品必須很薄，使電子束能夠穿透，一般厚度為100nm左右；3、樣品應(yīng)是固體，不能含有水分及揮發(fā)物；4、樣品應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，在電子線照射下不至于損壞或發(fā)生變化；5、樣品及其周圍應(yīng)非常清潔，以免污染而造成對像質(zhì)的影響。樣品的一般制備方法1、粉末樣品可將其分散在支持膜上進(jìn)行觀察。

19、2、直接制成厚度在100200nn之間的薄膜樣品，觀察其形貌及結(jié)晶性質(zhì)。一般有真空蒸發(fā)法、溶液凝固(結(jié)晶)法、離子轟擊減薄法、超薄切片法、金屆薄片制備法。3、采用復(fù)型技術(shù)，即制作表面顯微組織浮雕的復(fù)形膜，然后放在透射電子顯微鏡中觀察。制作方法一般有四種，即塑料(火棉膠)膜一級復(fù)型、碳膜一級復(fù)型、塑料碳膜二級復(fù)型、萃取復(fù)型。TEM的觀測內(nèi)容表面起伏狀態(tài)所反映的微觀結(jié)構(gòu)問題；觀測顆粒的形狀、大小及粒度分布；觀測樣品個(gè)各部分電子射散能力的差異；晶體結(jié)構(gòu)的鑒定及分析。SEM與TEM的主要區(qū)別在原理上，SEM不是用透射電子成像，而是用二次電子加背景散射電子成像。在儀器構(gòu)造上，除了光源、真空系統(tǒng)相似外，檢

20、測系統(tǒng)完全不同。掃描隧道顯微鏡(STM)1982 年， IBM瑞士蘇黎士實(shí)驗(yàn)室的葛賓尼（G.Binning）和海羅雷爾（H.Rohrer）研制出世界上第一臺新型表面分析儀器-掃描隧道顯微鏡（Scanning Tunneling Microscope，簡稱STM）。隧道效應(yīng)理論:在量子力學(xué)中，隧道效應(yīng)是粒子波動性的直接結(jié)果。當(dāng)一個(gè)粒子進(jìn)入到一個(gè)勢壘中，而勢壘的勢能比粒子的動能大時(shí)，根據(jù)量子力學(xué)原理，粒子越過壁壘而出現(xiàn)在勢壘的另一邊的幾率不為零，而經(jīng)典力學(xué)給出的幾率則為零。工作原理掃描隧道顯微鏡的基本原理是將原子線度的極細(xì)探針和被研究物質(zhì)的表面作為兩個(gè)電極，當(dāng)樣品與針尖的距離非常接近時(shí)（通常小于1

21、nm），在外加電場的作用下，電子會穿過兩個(gè)電極之間的勢壘流向另一個(gè)電極.隧道探針一般采用直徑小于1mm的細(xì)金屬絲，如鎢絲、鉑-銥絲等，被觀測樣品應(yīng)具有一定的導(dǎo)電性可以產(chǎn)生隧道電流。根據(jù)隧道電流的變化，我們可以得到樣品表面微小的高低起伏變化的信息，如果同時(shí)對x-y方向進(jìn)行掃描，就可以直接得到三維的樣品表面形貌圖，這就是掃描隧道顯微鏡的工作原理。掃描隧道顯微鏡的特點(diǎn)1. 具有原子級高分辨率，STM在平行于樣品表面方向上的分辨率分別可達(dá)0.Inm和0.01nm，即可以分辨出單個(gè)原子。2可實(shí)時(shí)得到實(shí)空間中樣品表面的三維圖像，可用于具有周期性或不具備周期性的表面結(jié)構(gòu)的研究，這種可實(shí)時(shí)觀察的性能可用于表面

22、擴(kuò)散等動態(tài)過程的研究。3可以觀察單個(gè)原子層的局部表面結(jié)構(gòu)，而不是對體相或整個(gè)表面的平均性質(zhì)，因而可直接觀察到表面缺陷、表面重構(gòu)、表面吸附體的形態(tài)和位置，以及由吸附體引起的表面重構(gòu)等。4可在真空、大氣、常溫等不同環(huán)境下工作，樣品甚至可浸在水和其他溶液中不需要特別的制樣技術(shù)并且探測過程對樣品無損傷這些特點(diǎn)特別適用于研究生物樣品和在不同實(shí)驗(yàn)條件下對樣品表面的評價(jià)，例如對于多相催化機(jī)理、電化學(xué)反應(yīng)過程中電極表面變化的監(jiān)測等。（5）利用STM針尖，可實(shí)現(xiàn)對原子和分子的移動和操縱，為納米科技的全面發(fā)展奠定了基礎(chǔ)局限性a) 掃描隧道顯微鏡(STM)的恒電流工作模式下，有時(shí)它對樣品表面微粒之間的某些溝槽不能夠

23、準(zhǔn)確探測，與此相關(guān)的分辨率較差。b) 掃描隧道顯微鏡(STM)所觀察的樣品必須具有一定程度的導(dǎo)電性，對于半導(dǎo)體，觀測的效果就差于導(dǎo)體；對于絕緣體則根本無法直接觀察。如果在樣品表面覆蓋導(dǎo)電層，則由于導(dǎo)電層的粒度和均勻性等問題又限制了圖象對真實(shí)表面的分辨描隧道顯微鏡(STM)這方面的不足。AFM=Atomic Force Microscope原子力顯微鏡基本原理原子力顯微鏡（AFM）與掃描隧道顯微鏡（STM）最大的差別在于并非利用電子隧道效應(yīng)，而是利用原子之間的范德華力（Van Der Waals Force）作用來呈現(xiàn)樣品的表面特性。假設(shè)兩個(gè)原子中，一個(gè)是在懸臂（cantilever）的探針尖端

24、，另一個(gè)是在樣本的表面，它們之間的作用力會隨距離的改變而變化，其作用力與距離的關(guān)系上圖所示，當(dāng)原子與原子很接近時(shí)，彼此電子云斥力的作用大于原子核與電子云之間的吸引力作用，所以整個(gè)合力表現(xiàn)為斥力的作用，反之若兩原子分開有一定距離時(shí)，其電子云斥力的作用小于彼此原子核與電子云之間的吸引力作用，故整個(gè)合力表現(xiàn)為引力的作用。將一個(gè)對微弱力極敏感的微懸臂一端固定，另一端有一微小的針尖，針尖與樣品表面輕輕接觸，由于針尖尖端原子與樣品表面原子間存在極微弱的作用力，通過在掃描時(shí)控制這種力的恒定，帶有針尖的微懸臂將對應(yīng)于針尖與樣品表面原子間作用力的等位面而在垂直于樣品的表面方向起伏運(yùn)動。利用光學(xué)檢測法，可測得微懸

25、臂對應(yīng)于掃描各點(diǎn)的位置變化，從而可以獲得樣品表面形貌的信息。原子力顯微鏡系統(tǒng)中，可分成三個(gè)部分：力檢測部分，位置檢測部分，反饋系統(tǒng)1） 力檢測部分在原子力顯微鏡（AFM）的系統(tǒng)中，所要檢測的力是原子與原子之間的范德華力。所以在本系統(tǒng)中是使用微小懸臂（cantilever）來檢測原子之間力的變化量。微懸臂通常由一個(gè)一般100500m長和大約500nm5m厚的硅片或氮化硅片制成。微懸臂頂端有一個(gè)尖銳針尖，用來檢測品針尖間的相互作用力。2） 位置檢測部分在原子力顯微鏡（AFM）的系統(tǒng)中，當(dāng)針尖與樣品之間有了交互作用之后，會使得懸臂擺動，所以當(dāng)激光照射在微懸臂的末端時(shí)，其反射光的位置也會因?yàn)閼冶蹟[動而

26、有所改變，這就造成偏移量的產(chǎn)生。在整個(gè)系統(tǒng)中是依靠激光光斑位置檢測器將偏移量記錄下并轉(zhuǎn)換成電的信號，以供控制器作信號處理。3）反饋系統(tǒng)在原子力顯微鏡（AFM）的系統(tǒng)中，將信號經(jīng)由激光檢測器取入之后，在反饋系統(tǒng)中會將此信號當(dāng)作反饋信號，作為內(nèi)部的調(diào)整信號，并驅(qū)使通常由壓電陶瓷管制作的掃描器做適當(dāng)?shù)囊苿?，以保持樣品與針尖保持一定的作用力。原子力顯微鏡的操作模式：接觸式模式 非接觸式模式 輕敲模式在接觸模式中，針尖始終與樣品保持輕微接觸，以恒高或恒力的模式進(jìn)行掃描。掃描過程中，針尖在樣品表面滑動。接觸模式一般不適用于研究生物大分子、低彈性模量樣品以及容易移動和變形的樣品。在非接觸模式中，針尖在樣品表面上方振動，始終不與樣品接觸，探針監(jiān)測器檢測的是范德華力和靜電力等對成像樣品的無破壞的長程作用力，成像不穩(wěn)定，操作相對困難，通常不適用于在液體中成像，在生物中的應(yīng)用也比較少。在輕敲模式，微懸臂在其共振頻率附近作受迫振動，振蕩的針尖輕輕的敲擊樣品表面，間斷地和樣品接觸，所以又稱為間歇接觸模式。由于輕敲模式能夠避免針尖粘附到樣品上，以及在掃描過程中對樣品幾乎沒有損壞。輕敲模式同樣適合在液體中操作，而且由于液體的阻尼作用，針尖與樣品的剪切力更小，對樣品的損傷也更小，所以在液體中