緊湊(cou)型原(yuan)子力(li)顯微鏡結合(he)了小(xiao)型化設(she)計與高(gao)性能(neng)技(ji)術(shu)，成(cheng)為了科(ke)研和工(gong)業(ye)領(ling)域中不可缺表面分(fen)析工(gong)具(ju)。它不僅具備高(gao)分(fen)辨(bian)率的表面成(cheng)像(xiang)能(neng)力(li)，還(hai)能(neng)夠(gou)進(jin)行多(duo)功能(neng)測(ce)量(liang)，如(ru)力(li)學(xue)、電(dian)學(xue)、磁學(xue)和(he)化學(xue)性(xing)質(zhi)分(fen)析，廣泛(fan)應用(yong)於材料(liao)科學(xue)、生物醫學(xue)、納(na)米(mi)技(ji)術(shu)等多(duo)個領(ling)域。
1.掃描探針(zhen)：探針(zhen)是AFM的(de)核心(xin)組成(cheng)部(bu)分(fen)。其端(duan)部(bu)是(shi)壹個非常(chang)尖(jian)銳的(de)金屬(shu)或陶瓷材料(liao)，具有極小(xiao)的半(ban)徑(jing)（通(tong)常(chang)在10nm左(zuo)右(you)），能(neng)夠(gou)精(jing)確地與樣品(pin)表面進(jin)行接觸，並(bing)感知表面微觀(guan)的(de)力學(xue)、物理變化。
2.激(ji)光光(guang)源與反(fan)射鏡(jing)系(xi)統：AFM中的激(ji)光系(xi)統用(yong)於精(jing)確測(ce)量(liang)探針(zhen)的位(wei)移變化。激(ji)光光(guang)束(shu)經過反(fan)射鏡(jing)反(fan)射到(dao)探針(zhen)的背面，並(bing)通(tong)過光電(dian)探測器(qi)監測探針(zhen)的偏(pian)移。這壹系(xi)統可(ke)以精(jing)確地獲取探針(zhen)的位(wei)移數(shu)據(ju)，並(bing)根(gen)據(ju)反(fan)饋信(xin)號調(tiao)整(zheng)探針(zhen)的位(wei)置。
3.掃描平(ping)臺(tai)：掃描平(ping)臺(tai)是AFM中承載樣品的(de)部(bu)件(jian)，通過高(gao)精(jing)度(du)的(de)馬(ma)達(da)驅動(dong)，可以在X、Y、Z三(san)個方(fang)向上(shang)進(jin)行微小(xiao)精(jing)度(du)的(de)移動。平(ping)臺(tai)的精(jing)密(mi)移動確保(bao)了探針(zhen)能(neng)夠(gou)對樣品(pin)進(jin)行均(jun)勻(yun)的(de)掃描。
4.控制器(qi)與數(shu)據(ju)采(cai)集系(xi)統：控制器(qi)負責(ze)調整(zheng)掃描參數(shu)，並根(gen)據(ju)探針(zhen)與樣品(pin)之(zhi)間(jian)的(de)相(xiang)互作用(yong)力來調節探針(zhen)的移動。數(shu)據(ju)采(cai)集系(xi)統能(neng)夠(gou)將探針(zhen)的位(wei)移信號轉(zhuan)換(huan)成(cheng)可供分(fen)析的(de)數(shu)據(ju)，進(jin)壹步生成(cheng)表面形貌(mao)圖和其他(ta)相(xiang)關(guan)物理特(te)性(xing)信(xin)息。
5.反(fan)饋控制系(xi)統：反(fan)饋系(xi)統確保(bao)了探針(zhen)始終(zhong)保持(chi)與樣品(pin)表面的合(he)適接觸，避免過(guo)度(du)壓迫或(huo)距(ju)離(li)過遠(yuan)。通過(guo)實(shi)時調(tiao)整(zheng)掃描參數(shu)，反(fan)饋系(xi)統能(neng)夠(gou)確保(bao)成(cheng)像(xiang)的高(gao)精(jing)度(du)和(he)穩定(ding)性(xing)。
緊湊(cou)型原(yuan)子力(li)顯微鏡的(de)主要(yao)功(gong)能(neng)：
1.高(gao)分(fen)辨(bian)率表面成(cheng)像(xiang)：與傳統(tong)顯微鏡不同，AFM能(neng)夠(gou)在納(na)米(mi)尺(chi)度(du)上(shang)獲(huo)取樣品的(de)表面形貌(mao)。通過(guo)掃描探針(zhen)與樣品(pin)表面相(xiang)互作用(yong)，緊湊(cou)型AFM能(neng)夠(gou)生成(cheng)高(gao)分(fen)辨(bian)率的三(san)維(wei)表面圖像(xiang)，揭示出微觀(guan)結構的(de)細節。
2.力(li)學(xue)性(xing)質(zhi)測(ce)量：通過(guo)探針(zhen)與樣品(pin)之(zhi)間(jian)的(de)相(xiang)互作用(yong)力變(bian)化，AFM能(neng)夠(gou)精(jing)確測(ce)量(liang)樣品(pin)的硬度、彈(dan)性模(mo)量(liang)、粘附力(li)等力(li)學(xue)性(xing)質(zhi)。這壹功(gong)能(neng)對於納(na)米(mi)材料(liao)的研發(fa)和應用(yong)具有(you)重要(yao)意(yi)義(yi)。
3.電(dian)學(xue)與磁學(xue)性(xing)質(zhi)分(fen)析：緊湊(cou)型AFM能(neng)夠(gou)結合(he)電學(xue)和(he)磁學(xue)測(ce)量(liang)模(mo)塊，進(jin)行樣(yang)品(pin)的局(ju)部(bu)電(dian)導、電(dian)勢(shi)差和磁性分(fen)布(bu)等分(fen)析。通(tong)過(guo)不同的模(mo)式，AFM能(neng)夠(gou)在納(na)米(mi)尺(chi)度(du)上(shang)探索樣(yang)品的電學(xue)和(he)磁學(xue)特(te)性(xing)，尤(you)其(qi)在半導體(ti)、磁性材料(liao)和納(na)米(mi)電(dian)子器(qi)件的(de)研究(jiu)中，具有重要(yao)的(de)應用(yong)。
4.化學(xue)成(cheng)分(fen)分(fen)析：化學(xue)成(cheng)分(fen)分(fen)析通(tong)常(chang)通(tong)過掃描電化學(xue)顯微鏡（SECM）或(huo)其他(ta)輔助模(mo)塊進(jin)行。這些功能(neng)使(shi)得(de)AFM不僅可以測(ce)量(liang)物理力學(xue)特(te)性(xing)，還(hai)可(ke)以為(wei)研究(jiu)人(ren)員提供樣(yang)品(pin)的化學(xue)反(fan)應信息。
5.熱(re)學(xue)特(te)性(xing)研究(jiu)：還(hai)可(ke)以通(tong)過(guo)測量(liang)熱(re)電(dian)效應來研究(jiu)材料(liao)的熱(re)學(xue)特(te)性(xing)，包(bao)括熱(re)導率、熱(re)膨(peng)脹(zhang)等(deng)參(can)數(shu)。該功能(neng)在能(neng)源材料(liao)研究(jiu)和(he)微型熱(re)電(dian)器(qi)件的(de)開發(fa)中尤(you)為(wei)重(zhong)要(yao)。
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