原子力顯微鏡探針是在STM的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它用于通過測(cè)量樣品表面上的分子(原子)與AFM微懸臂探針之間的相互作用來觀察樣品表面的形態(tài)。AFM和STM的主要區(qū)別是用一端固定并安裝在另一端彈性微懸臂梁上的尖銳端代替隧道探針，并檢測(cè)微懸臂梁受力引起的小變形，而不是檢測(cè)小的隧道電流。它的工作原理是：固定一個(gè)對(duì)很弱的力很為敏感的微懸臂的一端，另一端有一個(gè)微小的針尖。針尖輕輕接觸樣品表面。由于針尖處的原子和樣品表面上的原子之間存在非常弱的排斥力，通過在掃描期間控制力恒定，帶有針尖的微懸臂梁將在垂直于樣品表面的方向上波動(dòng)并移動(dòng)，對(duì)應(yīng)于原子之間的力的等勢(shì)面。通過使用光學(xué)檢測(cè)方法或隧道電流檢測(cè)方法，可以測(cè)量與掃描點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的位置變化，并且可以放大和轉(zhuǎn)換信號(hào)以獲得樣品表面的原子級(jí)三維形貌圖像。AFM主要由壓電掃描器、反饋電子電路、光學(xué)反射系統(tǒng)、探針、防震系統(tǒng)和執(zhí)行光柵掃描和z定位的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成。壓電陶瓷管(PZT)控制樣品在x、y和z方向上的移動(dòng)。當(dāng)沿著相對(duì)于針尖的xy方向掃描樣品時(shí)，針尖和樣品之間的距離由于表面的波動(dòng)而改變。當(dāng)激光束照到微懸臂梁的背面，然后反射位置敏感光電探測(cè)器時(shí)，探測(cè)器在不同象限中接收到的激光強(qiáng)度的差異與微懸臂梁形狀形成一定的比例關(guān)系。根據(jù)探測(cè)器信號(hào)與預(yù)設(shè)值之間的差異，反饋回路不斷調(diào)整端與樣本之間的距離，并保持端與樣本間的力不變，從而獲得表面形貌圖像。這種測(cè)量模式稱為恒力模式。當(dāng)已知樣品表面非常光滑時(shí)，可以使用恒定高度模式進(jìn)行掃描，即針尖和樣品之間的距離保持恒定。此時(shí)，樣品之間的力直接反映表面形態(tài)圖像。
樣品預(yù)處理：在顯微鏡下檢查樣品表面是否清潔平整。如果有污染或不均勻，請(qǐng)確保再次準(zhǔn)備樣品。盡管針尖的有效高度可以測(cè)試為6微米，但水平范圍為100微米。但事實(shí)上，如果水平和高度接近任何極限，測(cè)量的圖像效果將非常差，并且針尖很容易損壞和磨損。
針設(shè)置：在選擇針設(shè)置模式之前，確保找到樣本表面并調(diào)整焦點(diǎn)。掃描范圍設(shè)置為0.當(dāng)針尖接觸樣品表面時(shí)，掃描范圍擴(kuò)大，以保護(hù)針尖免受損壞。
掃描：為了獲得良好的圖像，需要調(diào)整跟蹤和回掃。一般來說，電壓調(diào)整的效果會(huì)更好。探頭使用多次或樣品表面粗糙，且掃描范圍太小后，將難以重疊跡線和回掃。您可以在重新測(cè)試之前增加掃描范圍或干燥樣品。測(cè)試期間保持安靜?？照{(diào)等低頻噪聲也會(huì)影響測(cè)試;如果環(huán)境過于嘈雜，可以降低圖像分辨率、減少外部影響或降低掃描頻率。