扫描探针显微镜应用，扫描探针显微镜的概念/原理/结构/特征

很多朋友对扫描探针显微镜应用，扫描探针显微镜的概念/原理/结构/特征不是很了解，六月小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

扫描探针显微镜是在扫描隧道显微镜的基础上发展起来的各种新型探针显微镜（原子力显微镜、静电力显微镜、磁力显微镜、扫描离子电导显微镜、扫描电化学显微镜等）的总称。开发表面分析仪器。

扫描探针显微镜的原理和结构扫描探针显微镜的基本工作原理是利用探针与样品表面原子、分子之间的相互作用，即探针与样品表面接近纳米尺度时形成的各种相互作用的物理场，并通过检测相应的物理量得到样品表面形貌。扫描探针显微镜主要由探头、扫描仪、位移传感器、控制器、检测系统和图像系统五部分组成。

控制器通过扫描仪在垂直方向上移动样品，使探头与样品之间的距离（或相互作用的物理量）稳定在一个固定值；同时，样品在x-y水平面内移动，使探头沿着扫描路径扫描样品表面。在扫描探针显微镜中，当探针与样品的距离稳定时，检测系统检测探针与样品相互作用的相关物理量信号；当相互作用的物理量稳定时，位移传感器通过垂直方向检测探头与样品之间的距离。

图像系统根据检测信号（或探头与样品之间的距离）对样品表面进行成像等图像处理。扫描探针显微镜根据探针与样品相互作用的物理场不同，分为不同系列的显微镜。

其中，扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）是比较常用的两类扫描探针显微镜。扫描隧道显微镜通过检测探头与待测样品之间隧道电流的大小来检测样品的表面结构。

原子力显微镜通过光电位移传感器检测针尖与样品之间的相互作用力（可能是吸引或排斥）引起的微悬臂梁的变形来检测样品的表面。扫描探针显微镜的特点扫描探针显微镜是继场离子显微镜和高分辨透射电子显微镜之后第三种在原子尺度上观察物质结构的显微镜。

以扫描隧道显微镜（STM）为例，其横向分辨率为0.1~0.2nm，垂直深度分辨率为0.01nm。这种分辨率可以清楚地观察到分布在样品表面的单个原子或分子。

同时，扫描探针显微镜还可以在空气、其他气体或液体环境中进行观察研究。扫描探针显微镜具有原子分辨率、原子输运和纳米微加工等特点。

但是，由于各种扫描显微镜在细节上的工作原理不同，它们所获得的结果所反映的样品表面的信息也大不相同。扫描隧道显微镜测量样品表面电子站的分布信息，具有原子级分辨率，但仍无法获得样品的真实结构。

原子显微镜检测原子间的相互作用信息，因此可以获得原子分布在样品表面的排列信息，即样品的真实结构。但另一方面，原子力显微镜无法测量出可以与理论相比较的电子态信息，因此两者各有优缺点。

审计师唐子宏。

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