材料分析实验报告合辑 --浙江师范大学 材料物理系(10)

实验三（四） 原子力显微镜实验及分析

一、实验目的

1了解原子力显微镜的工作原理

2掌握用原子力显微镜进行表面观测的方法

二、实验原理

（1） AFM的工作原理

在原子力显微镜的系统中，可分成三个部分：力检测部分、位置检测部

分、反馈系统。主要工作原理如下图：

在

AFM中用一个安装在对微弱力极敏感的微悬臂上的极细探针。当探针与样品接触时,由于它们原子之间存在极微弱的作用力(吸引或排斥力) ,引起微悬臂偏转。 扫描时控制这种作用力恒定,带针尖的微悬臂将对应于原子间作用力的等位面,在垂直于样品表面方向上起伏运动, 因而会使反射光的位置改变而造成偏移量，通过光电检测系统(通常利用光学、电容或隧道电流方法) 对微悬臂的偏转进行扫描,测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化, 此时激光检测器会记录此偏移量，也会把此时的信号给反馈系统，以利于系统做适当的调整。将信号放大与转换从而得到样品表面原子级的三维立体形貌图像。

AFM 的核心部件是力的传感器件, 包括微悬臂(Cantilever) 和固定于其一端的针尖。 根据物理学原理,施加到Cantilever 末端力的表达式为：

F = KΔZ。

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