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原子力顯微鏡(AFM)是一種用于研究固體材料表面結(jié)構(gòu)的精密分析儀器。它通過(guò)檢測(cè)探針與樣品表面之間的微弱原子間相互作用力來(lái)獲取樣品表面的三維形貌和性質(zhì)。這種相互作用力微弱，通常只有幾皮牛頓(pN)，因此需要使用高度敏感的微懸臂，其一端固定，另一端裝有微小的針尖。當(dāng)探針接近樣品表面時(shí)，針尖會(huì)與其相互作用，導(dǎo)致微懸臂發(fā)生形變或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化。通過(guò)檢測(cè)這些變化，可以獲取作用力分布信息，從而以納米級(jí)分辨率獲得表面形貌、結(jié)構(gòu)信息及粗糙度等參數(shù)。
原子力顯微鏡是一種納米級(jí)分辨率的成像技術(shù)，通過(guò)探針與樣品表面接觸進(jìn)行研究。原子力顯微鏡可以檢測(cè)很多樣品，提供表面研究和生產(chǎn)控制或流程發(fā)展的數(shù)據(jù)，這些都是常規(guī)掃描型表面粗糙度儀及電子顯微鏡所不能提供的。
原子力顯微鏡基本的功能是：
通過(guò)檢測(cè)探針-樣品作用力可表征樣品表面的三維形貌，這是原子力顯微鏡基本的功能。由于表面的高低起伏狀態(tài)能夠準(zhǔn)確地以數(shù)值的形式獲取，對(duì)表面整體圖像進(jìn)行分析可得到樣品表面的粗糙度、顆粒度、平均梯度、孔結(jié)構(gòu)和孔徑分布等參數(shù);對(duì)小范圍表面圖像分析還可得到表面物質(zhì)的晶形結(jié)構(gòu)、聚集狀態(tài)、分子的結(jié)構(gòu)、面積和表面積及體積等;通過(guò)一定的軟件也可對(duì)樣品的形貌進(jìn)行豐富的三維模擬顯示如等高線顯示法、亮度-高度對(duì)應(yīng)法等，亦可轉(zhuǎn)換不同的視角，讓圖像更適于人的直觀視覺(jué)。
通過(guò)檢測(cè)探針和樣品作用力來(lái)表征樣品表面的三維形貌。因?yàn)闃悠繁砻娴母叩推鸱闆r可以準(zhǔn)確的以數(shù)值的形式反饋回來(lái)，所以能夠通過(guò)對(duì)樣品表面整體的圖像進(jìn)行分析，得到樣品表面的粗糙度、平均梯度、顆粒度、孔結(jié)構(gòu)以及孔徑分布的參數(shù)等;若對(duì)小范圍的樣品表面的圖像進(jìn)行分析，還可以獲得物質(zhì)的晶形結(jié)構(gòu)、分子的結(jié)構(gòu)、聚集狀態(tài)、表面積及體積等方面的信息。
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