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它主要由帶針尖的微懸臂梁、微懸臂梁運動檢測裝置、監測其運動的反饋回路、掃描樣品的壓電陶瓷掃描裝置和計算機控制的圖像采集、顯示和處理系統組成。 .懸臂的運動可以通過隧道電流檢測等電學方法或光束偏轉、干涉測量等光學方法進行檢測。檢測排斥力可以獲得表面原子級分辨率的圖像。在這種情況下，分辨率也是納米級的。 AFM測量對樣品無特殊要求，對樣品無需特殊處理。固體表面、吸附系統等只能在大氣中進行測量，可以獲得三維表面粗糙度等信息。
的優點和缺點
好處
原子力顯微鏡觀察到的圖像
與掃描電子顯微鏡相比，AFM有很多優點。與只能提供二維圖像的電子顯微鏡不同，AFM 提供真正的三維表面圖。同時，AFM 不需要對樣品進行任何特殊處理，例如鍍銅或鍍碳，否則會對樣品造成不可逆的損壞。第三，電子顯微鏡需要在高真空條件下工作，而原子力顯微鏡在常壓甚至液體環境下都能很好地工作。這可用于研究生物大分子甚至活的生物組織。
缺點
與掃描電子顯微鏡（SEM）相比，AFM的缺點是成像范圍太小，速度慢，探針的影響太大。原子力顯微鏡（Atomic Force Microscope）是繼掃描隧道顯微鏡之后發明的一種具有原子級高分辨率的新型儀器。可在大氣和液體環境中對各種材料和樣品進行納米物理性能分析。包括形態學檢測或直接納米操作；已廣泛應用于半導體、納米功能材料、生物、化學工程、食品、醫學研究以及科研院所的各種納米相關學科領域，成為納米科學的基礎研究工具。與掃描隧道顯微鏡相比，原子力顯微鏡可以觀察非導電樣品，因此具有更廣泛的適用性。目前廣泛應用于科研和工業的掃描力顯微鏡（Scanning Force Microscope），是以原子力顯微鏡為基礎的。
應用領域
隨著科學技術的發展，生命科學開始向定量科學方向發展。大多數實驗的研究重點已成為生物大分子，特別是核酸與蛋白質結構的關系及相關功能。由于 AFM 具有廣泛的工作范圍，因此它可以以高分辨率直接對自然狀態（空氣或液體）的生物醫學樣品進行成像。因此，原子力顯微鏡已成為研究生物醫學樣品和生物大分子的重要工具之一。 AFM的應用主要包括三個方面：生物細胞表面形態的觀察；觀察生物大分子的結構和其他性質；觀察生物分子間的力譜曲線。
掃描隧道顯微鏡又稱“掃描隧道顯微鏡"或“隧道掃描顯微鏡"，是一種利用量子理論中的隧道效應來探測物質表面結構的儀器。它于 1981 年由 Gerd Binning (G. Binnig) 和 Heinrich Rohrer (H. Rohrer) 在瑞士蘇黎世的 IBM 蘇黎世實驗室發明。這兩位發明家因此與恩斯特·魯斯卡合作，共同獲得了 1986 年的諾貝爾物理學獎。
掃描隧道顯微鏡簡稱STM。作為掃描探針顯微鏡工具，掃描隧道顯微鏡使科學家能夠觀察和定位單個原子。它具有比同類原子力顯微鏡更高的分辨率。此外，掃描隧道顯微鏡可以利用探針的jian 端在低溫（4K）下精確操縱原子，因此它既是納米技術中的重要測量工具，又是加工工具。
STM使人類shou次能夠實時觀察到單個原子在物質表面的排列狀態以及與表面電子行為相關的物理化學性質。它在表面科學、材料科學、生命科學等領域的研究中具有重要意義和廣泛性。其應用前景被國際科學界*為1980年代世界shi大科技成果之一。
具體應用
掃描
當 STM 工作時，探針將足夠靠近樣品以產生高度空間受限的電子束。因此，在成像工作中，STM具有非常高的空間分辨率，可用于科學觀測。
缺陷檢測與修復
STM可以在表面加工過程中實時對表面形貌進行成像，以發現表面各種結構的缺陷和損傷，并利用表面沉積和蝕刻的方法建立或切斷連接導線以消除缺陷，達到修復的目的，然后可以使用STM成像檢查修復結果的好壞。
