原子力顯微鏡(AFM)是一種掃描探針顯微鏡(SPM)，其分辨率在納米量級，比光學衍射極限高1000倍以上。信息是通過用機械探針“感覺”或“觸摸”表面來收集的。壓電元件有助于根據(jù)(電子)命令進行微小但精確的移動，從而實現(xiàn)精確掃描。
探針對樣品施加在其上的力的反應可以用于以高分辨率形成樣品表面的三維形狀(形貌)的圖像。這是通過光柵掃描樣品相對于尖部的位置并記錄對應于恒定探針-樣品相互作用的探針高度來實現(xiàn)的(詳見原子力顯微鏡中的地形成像部分)。表面形貌通常顯示為偽彩色圖。
原子力顯微鏡的探針主要有以下幾種：
1、非接觸/輕敲模式針尖以及接觸模式探針：常用的產(chǎn)品，分辨率高，使用壽命一般。使用過程中探針不斷磨損，分辨率很容易下降。主要應用于表面形貌觀察。
2、導電探針：通過對普通探針鍍10-50納米厚的Pt(以及別的提高鍍層結合力的金屬，如Cr，Ti，Pt和Ir等)得到。
導電探針應用于EFM，KFM，SCM等。導電探針分辨率比tapping和contact模式的探針差，使用時導電鍍層容易脫落，導電性難以長期保持。導電針尖的新產(chǎn)品有碳納米管針尖，金剛石鍍層針尖，全金剛石針尖，全金屬絲針尖，這些新技術克服了普通導電針尖的短壽命和分辨率不高的缺點。
3、磁性探針：應用于MFM，通過在普通tapping和contact模式的探針上鍍Co、Fe等鐵磁性層制備，分辨率比普通探針差，使用時導電鍍層容易脫落。
4、大長徑比探針：大長徑比針尖是專為測量深的溝槽以及近似鉛垂的側(cè)面而設計生產(chǎn)的。特點：不太常用的產(chǎn)品，分辨率很高，使用壽命一般。技術參數(shù)：針尖高度>9μm；長徑比5:1；針尖半徑<10nm。
5、類金剛石AFM探針/全金剛石探針：一種是在硅探針的針尖部分上加一層類金剛石碳膜，另外一種是全金剛石材料制備(價格很高)。這兩種金剛石碳探針具有很大的耐久性，減少了針尖的磨損從而增加了使用壽命。
除此之外，還有生物探針(分子功能化)，力調(diào)制探針，壓痕儀探針。
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