原子力顯微鏡突出地顯現(xiàn)了顯微觀測技術(shù)作為人類視覺感官功能的延伸與增強的重要性，它是在掃描隧道顯微鏡基礎(chǔ)上為觀察非導(dǎo)電物質(zhì)經(jīng)改進(jìn)而發(fā)展起來的分子和原子級顯微工具。對比于現(xiàn)有的其它顯微工具，原子力顯微鏡以其高分辨、制樣簡單、操作易行等特點而備受關(guān)注，并已在生命科學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮了重大作用，極大地推動了納米科技的發(fā)展，促使人類進(jìn)入了納米時代。

原子力顯微鏡結(jié)構(gòu)組成

　　在原子力顯微鏡的系統(tǒng)中，可分成三個部分：力檢測部分、位置檢測部分、反饋系統(tǒng)。

　　1、力檢測部分

　　在原子力顯微鏡系統(tǒng)中，所要檢測的力是原子與原子之間的范德華力。使用微懸臂來檢測原子之間力的變化量。微懸臂通常由一個一般100～500μm長和大約500nm~5μm厚的硅片或氮化硅片制成。微懸臂頂端有一個尖銳針尖，用來檢測樣品-針尖間的相互作用力。

　　2、位置檢測部分

　　在原子力顯微鏡系統(tǒng)中，當(dāng)針尖與樣品之間有了作用之后，會使得懸臂擺動，所以當(dāng)激光照射在微懸臂的末端時，其反射光的位置也會因為懸臂擺動而有所改變，這就造成偏移量的產(chǎn)生。在整個系統(tǒng)中是依靠激光光斑位置檢測器將偏移量記錄下并轉(zhuǎn)換成電的信號，以供SPM控制器作信號處理。聚焦到微懸臂上面的激光反射到激光位置檢測器，通過對落在檢測器四個象限的光強進(jìn)行計算，可以得到由于表面形貌引起的微懸臂形變量大小，從而得到樣品表面的不同信息。

　　3、反饋系統(tǒng)

　　在原子力顯微鏡系統(tǒng)中，將信號經(jīng)由激光檢測器取入之后，在反饋系統(tǒng)中會將此信號當(dāng)作反饋信號，作為內(nèi)部的調(diào)整信號，并驅(qū)使通常由壓電陶瓷制作的掃描器做適當(dāng)?shù)囊苿?，以保持樣品與針尖保持一定的作用力。

　　原子力顯微鏡便是結(jié)合以上三個部分來將樣品的表面特性呈現(xiàn)出來的：在原子力顯微鏡系統(tǒng)中，使用微小懸臂來感測針尖與樣品之間的相互作用，這作用力會使微懸臂擺動，再利用激光將光照射在懸臂的末端，當(dāng)擺動形成時，會使反射光的位置改變而造成偏移量，此時激光檢測器會記錄此偏移量，也會把此時的信號給反饋系統(tǒng)，以利于系統(tǒng)做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，Z后再將樣品的表面特性以影像的方式給呈現(xiàn)出來。

原子力顯微鏡的應(yīng)用

　　在材料科學(xué)領(lǐng)域，原子力顯微鏡不但可以獲得材料表面的3D形貌、表面粗糙度和高度等信息，而且可以獲得材料表面物理性質(zhì)分布的差異，例如摩擦力、阻抗分布、電勢分布、介電常數(shù)，壓電特性、磁學(xué)性質(zhì)等。

　　在聚合物科學(xué)領(lǐng)域，原子力顯微鏡可以獲得表面的結(jié)構(gòu)以及材料表面物理性質(zhì)。對樣品進(jìn)行加熱，可以研究聚合物的相變過程;結(jié)合環(huán)境腔，可以研究有機溶劑氣氛下聚合物表面結(jié)構(gòu)演變過程，有助于解釋聚合物失效機理。

　　在半導(dǎo)體工業(yè)領(lǐng)域，原子力顯微鏡可以檢測基片表面拋光缺陷、圖形化結(jié)構(gòu)、薄膜表面形貌以及定量的表面粗糙度數(shù)據(jù)和深度信息，同時可以檢測表面缺陷(比如電流泄漏、結(jié)構(gòu)缺陷、晶格錯位、缺陷密度和傳播等)以及表面阻抗、電勢分布、介電常數(shù)、摻雜濃度等，有利于半導(dǎo)體材料的可靠性、均一性和失效性分析。

　　在電化學(xué)領(lǐng)域，原子力顯微鏡可以原位研究電化學(xué)的沉積過程，揭示電化學(xué)的反應(yīng)機理;可以原位研究金屬腐蝕過程，有助于解決金屬腐蝕機理;結(jié)合手套箱，可以原位研究鋰電池充放電過程，有利于提高電池效率。

　　生命科學(xué)領(lǐng)域，原子力顯微鏡不但可以原位檢測溶液下DNA，蛋白，細(xì)胞的精細(xì)結(jié)構(gòu)，還可以對其進(jìn)行力學(xué)和電學(xué)性質(zhì)的測量，獲得生物樣品的楊氏模量以及阻抗特性。結(jié)合是德科技zhuan利分子識別技術(shù)，可以幫助研究人員快速識別分子級別的相互作用。

　　在原子力顯微鏡的系統(tǒng)中，當(dāng)針尖與樣品之間有了交互作用之后，會使得懸臂擺動，當(dāng)激光照射在微懸臂的末端時，其反射光的位置也會因為懸臂擺動而有所改變，這就造成偏移量的產(chǎn)生。在整個系統(tǒng)中是依靠激光光斑位置檢測器將偏移量記錄下并轉(zhuǎn)換成電的信號，以供SPM控制器作信號處理。