原子力顯微鏡的工作模式主要分為以下三類(lèi)，每種模式對(duì)應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和測(cè)量原理：

1. 接觸模式（Contact Mode）

原理：探針J端與樣品表面直接接觸，通過(guò)懸臂的彎曲量（由原子間斥力引起）直接反映表面形貌。

特點(diǎn)：

高分辨率（可達(dá)原子級(jí)）。

適用于硬質(zhì)樣品（如晶體、金屬）。

可能損傷軟樣品（如生物組織、聚合物）。

應(yīng)用場(chǎng)景：材料表面粗糙度、晶體結(jié)構(gòu)分析。

2. 非接觸模式（Non-Contact Mode）

原理：探針在樣品表面上方振動(dòng)（通常距離表面幾納米），通過(guò)檢測(cè)范德華吸引力或靜電力引起的懸臂振動(dòng)頻率或振幅變化來(lái)成像。

特點(diǎn)：

不接觸樣品，避免損傷。

分辨率較低（易受振動(dòng)和噪聲影響）。

適用于柔軟或易損樣品（如生物分子、液體環(huán)境）。

應(yīng)用場(chǎng)景：液體中的樣品、柔軟材料表面研究。

3. 輕敲模式/間歇接觸模式（Tapping Mode/Intermittent Contact Mode）

原理：探針以共振頻率振動(dòng)，在振動(dòng)周期中短暫接觸樣品表面，通過(guò)懸臂振幅變化或相位變化成像。

特點(diǎn)：

綜合接觸與非接觸模式的優(yōu)勢(shì)：高分辨率且對(duì)樣品損傷小。

適用廣泛（硬質(zhì)、軟質(zhì)樣品均可）。

可研究材料粘彈性（通過(guò)相位信號(hào)）。

應(yīng)用場(chǎng)景：聚合物、生物樣品、納米材料。

其他擴(kuò)展模式

除了上述基礎(chǔ)模式，AFM原子力顯微鏡還可通過(guò)附加技術(shù)實(shí)現(xiàn)更多功能：

力調(diào)制模式（Force Modulation Mode）：測(cè)量材料局部機(jī)械性質(zhì)（如粘彈性、硬度）。

力曲線模式（Force-Distance Curve）：定量研究探針-樣品間作用力與距離的關(guān)系。

橫向力顯微鏡（Lateral Force Microscopy, LFM）：檢測(cè)表面摩擦力或橫向力，分析材料各向異性。

靜電/磁場(chǎng)模式：結(jié)合導(dǎo)電探針或磁性探針，研究樣品電勢(shì)、磁性等物理性質(zhì)。

總結(jié)

原子力顯微鏡的核心工作模式為接觸、非接觸、輕敲三種，其他模式可視為其擴(kuò)展應(yīng)用。選擇模式時(shí)需權(quán)衡分辨率、樣品保護(hù)性和測(cè)量需求。