AFM的工作模式（一）

在做原子力显微镜AFM测试时，科学指南针检测平台工作人员在与很多同学沟通中了解到，好多同学对AFM测试不太了解，针对此，科学指南针检测平台团队组织相关同事对网上海量知识进行整理，希望可以帮助到科研圈的伙伴们；

接触模式

接触模式 （Contact mode） 中，针尖和表面直接接触并滑行，利用探针的针尖与待测物表面原子之间的存在的库仑排斥力进行成像，其大小通常为10-8 - 10-11 N。其优点有；扫描速度快；分辨率高，能达到原子级分辨率的成像模式；简单直接的对力的控制，保证了横向力的信号；针尖和样品直接接触，可适用于导电、电容、压电等特殊模块的测量。不足是横向剪切力和毛细力的影响，大气条件下，大多数样品表面吸附有水蒸气，针尖接触表面时，毛细现象会使吸附层下凹，引起额外的粘附力，造成图像质量的降低和图像畸变，不适用于研究生物大分子，低弾性模量的样品以及容易移动和变形的样品，针尖会对样品产生破坏或者移动等，接触状态，容易使针尖污染，磨损甚至破坏。

非接触模式

非接触式（Non-Contact mode）AFM中，探针以特定的频率在样品表面附近振动，探针和样品表面距离在5-20 nm之间，这一距离范围在范德华力曲线上位于非接触区域，属于很弱的长程力（范德华吸引力）。在非接触区域，探针和样品表面所受的总力很小，通常在10-12 N左右。在非接触式AFM中，探针以接近于其自身共振频率及几纳米到数十纳米的振幅振动。当探针接近样品表面时，探针共振频率或振幅发生变化检测器检测到这种变化后，把信号传递给反馈系统，然后反馈控制回路通过移动扫描器来保持探针共振频率或振幅恒定，进而使探针与样品表面平均距离恒定，计算机通过记录扫描器的移动获得样品表面形貌图。非接触式AFM不破坏样品表面，适用于较软的样品．针尖不会使样品表面变形，对样品没有损害，适应于弹性模量低的样品，测量消除了横向力的影响，针尖不易磨损。缺点就是稳定性相对较差，扫描速度慢，当针尖和样品之间距离较大时，分辨率比较低，为避免被水膜黏住，往往只适用于疏水表面。对于无表面吸附层的刚性样品而言，非接触式AFM与接触式AFM获得的表面形貌图基本相同，但对于表面吸附凝聚水的刚性样品，情况则有所不同。接触式AFM可以穿过液体层获得刚性样品表面形貌图，而非接触式AFM则得到液体表面形貌图。其次，由于针尖容易受样品表面吸附气体的吸附力影响，引起图像数据不稳定，使得非接触模式实际操作中比较困难，因此，这种模式除非特殊需要，一般不会使用。

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