在原子力显微镜(AFM)的系统中,所要检测的力是原子与原子之间的范德华力。所以在本系统中是使用微小悬臂(cantilevcr)来检测原子之问力的变化量。 D3573D微悬臂通常由一个一般100~500um长和500nm~5um厚的硅片或氮化硅片制成。微悬臂顶端有一个尖锐针尖,用来检测样品与针尖间的相互作用力。这微小悬臂有一定的规格,例如长度、宽度、弹性系数以及针尖的形状,而这些规格的选择是依照样品的特性以及操作模式的不同,而选择不同类型的探针。

   从概念上来理解,接触模式是AM最直接的成像模式。正如名字所描述的那样,AFM在整个扫描成像过程屮,探针针尖始终与样品表面保持亲密的接触,而相互作用力是排斥力。扫描时,悬臂施加在针尖卜的力有可能破坏试样的表面结构,囚此力的大小范围在10Ⅱ~

10ⅡN。若样品表面柔嫩而不能承受这样的力,便不宜选用接触模式对样品表面进行成像。

   非接触模式探测试样表面时悬臂在距离试样表面上方5~10nm的距离处振荡。这时,样品勹针尖之间的相互作用由范德华力控制,常为10ⅡN,样品不会被破坏,而且针尖也不会被污染,特别适合于研究柔嫩物体的表面。这种操作模式的不利之处在于要在室温大气环境下实现这种模式十分困难,l,,l为样品表面不叮避免地会积聚薄薄的一层水,它会在样品与针尖之间搭起一小小的毛细桥,将针尖与表面吸在一起,从「ll增加尖端对表面的压力。在原子力显微镜的系统中,二极管激光器(l灬er山ode)发出的激光束经过光学系统聚焦在微悬臂(cantil四cr)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(de1cc1or)。因而,通过光电二极管检测光斑位置的变化,就能获得被测样品表面形貌的信息。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的相互作用力,微悬臂将

随样品表面形貌而弯曲起伏,反射光束也将随之偏移,在整个系统中是依靠激光光斑位置检测器将偏移量记录下并转换成电的信号,以供SPM控制器做信号处理c在AFM中要得到样品垂直方向约0.01A的精确度,探针和样品间距的稳定度需维持在0,001A。环境的震动振幅远远超过这个量级百万倍,囚此必须隔离环境的震动。AFM的防震设 计包括两方面,一是设备与周围环境震动的隔离,二是成像装置部分本身具有较大的刚度。组合使用黏弹性的高分子橡胶和金属弹簧,以尽量过滤各种频率的振动,实现与周围环境震动的隔离。