AFM原子力顯微鏡，眾所周知，材料表面的微觀幾何形貌特性在很大程度上影響著它的許多技術(shù)性能和使用功能。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，對(duì)各種材料表面精度也提出了越來(lái)越高的要求。而隨著用戶對(duì)產(chǎn)品的要求越來(lái)越高，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)格，制造業(yè)自動(dòng)化水平的提高，許多行業(yè)面臨整個(gè)工藝流程的改革，這給表面檢測(cè)帶來(lái)了機(jī)會(huì)。

　　AFM ( Atomic Force Microscope )，即原子力顯微鏡，它可以在大氣和液體環(huán)境下對(duì)各種材料和樣品進(jìn)行納米區(qū)域的物理性質(zhì)包括形貌進(jìn)行探測(cè)，或者直接進(jìn)行納米操縱;用AFM觀察材料表面形貌，為研究樣品形態(tài)結(jié)構(gòu)提供了便利，有助于監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量，改善工藝。

　　AFM原子力顯微鏡的原理：

　　當(dāng)原子間距離減小到一定程度以后，原子間的作用力將迅速上升。因此，由顯微探針受力的大小就可以直接換算出樣品表面的高度，從而獲得樣品表面形貌的信息。

　　AFM原子力顯微鏡原理圖

　　AFM原子力顯微鏡的特點(diǎn)：

　　( 1 )原子力顯微鏡掃描能提供各種類型樣品的表面狀態(tài)信息。與常規(guī)顯微鏡比較，原子力顯微鏡的優(yōu)點(diǎn)是在大氣條件下，以高倍率觀察樣品表面，可用于幾乎所有樣品(對(duì)表面光潔度有一定要求)，而不需要進(jìn)行其他制樣處理，就可以得到樣品表面的三維形貌圖象。

　　AFM三維形貌圖

　　( 2 )可對(duì)掃描所得的三維形貌圖象進(jìn)行粗糙度計(jì)算、厚度、步寬、方框圖或顆粒度分析。

　　AFM粗糙度圖示

　　( 3 ).高分辨力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)，以及光學(xué)粗糙度儀。樣品表面的三維數(shù)據(jù)滿足了研究、生產(chǎn)、質(zhì)量檢驗(yàn)越來(lái)越微觀化的要求。

　　AFM圖樣

　　( 4 ).非破壞性，探針與樣品表面相互作用力為10-8N以下，遠(yuǎn)比以往觸針式粗糙度儀壓力小，因此不會(huì)損傷樣品，也不存在掃描電子顯微鏡的電子束損傷問(wèn)題。另外掃描電子顯微鏡要求對(duì)不導(dǎo)電的樣品進(jìn)行鍍膜處理，而原子力顯微鏡則不需要。

　　AFM制樣時(shí)對(duì)樣品導(dǎo)電并無(wú)要求

　　AFM原子力顯微鏡的應(yīng)用：

　　AFM原子力顯微鏡可用于表面觀察、尺寸測(cè)定、表面粗糙測(cè)定、顆粒度解析、突起與凹坑的統(tǒng)計(jì)處理、成膜條件評(píng)價(jià)、保護(hù)層的尺寸臺(tái)階測(cè)定、層間絕緣膜的平整度評(píng)價(jià)、VCD涂層評(píng)價(jià)、定向薄膜的摩擦處理過(guò)程的評(píng)價(jià)、缺陷分析等?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、航空、納米功能材料、生物、化工、食品、汽車、地質(zhì)學(xué)、冶金、醫(yī)藥研究等納米相關(guān)學(xué)科的研究實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域中，成為納米科學(xué)研究的基本工具。

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