原子力显微镜，即afm（Atomic Force Microscope）是一种可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器。可以在大气和液体环境下对各种材料和样品进行纳米区域的物理性质包括形貌进行探测，或者直接进行纳米操纵。  

原子力显微镜的工作原理

原子力显微镜的优点

·电子显微镜只能提供二维图像，但是AFM提供真正的三维表面图。

·与扫描隧道显微镜想比，他克服了不能应用于绝缘材料上的局限性。广泛应用于半导体、绝缘体材料表面的结构研究。

·AFM也可以在大气、超高真空、溶液等各种环境中进行。

原子力显微镜的应用范围

材料科学领域：

AFM不但可以获得材料表面的3D形貌、表面粗糙度和高度等信息，而且可以获得材料表面物理性质分布的差异，例如摩擦力、阻抗分布、电势分布、介电常数，压电特性、磁学性质等。

半导体工业领域：

AFM可以检测基片表面抛光缺陷、图形化结构、薄膜表面形貌以及定量的表面粗糙度数据和深度信息，同时可以检测表面缺陷（比如电流泄漏、结构缺陷、晶格错位、缺陷密度和传播等）以及表面阻抗、电势分布、介电常数、掺杂浓度等，有利于半导体材料的可靠性、均一性和失效性分析。

生物领域：

AFM可以用来对细胞进行形态学观察，并进行图像的分析。通过观察细胞表面形态和三维结构，可以获得细胞的表面积、厚度、宽度和体积等的量化参数等。例如，利用AFM可以对感染病毒后的细胞表面形态的改变、造骨细胞在加入底物（钴铬、钛、钛钒等）后细胞形态和细胞弹性的变化、GTP对胰腺外分泌细胞囊泡高度的影响进行研究。利用AFM还可以对自由基损伤的红细胞膜表面精细结构的研究，直接观察到自由基损伤，以及加女贞子保护作用后，对红细胞膜分子形态学的影响。

聚合物科学领域：

AFM可以获得表面的结构以及材料表面物理性质。对样品进行加热，可以研究聚合物的相变过程；结合环境腔，可以研究有机溶剂气氛下聚合物表面结构演变过程，有助于解释聚合物失效机理。

 电化学领域：

AFM可以原位研究电化学的沉积过程，揭示电化学的反应机理；可以原位研究金属腐蚀过程，有助于解决金属腐蚀机理；结合手套箱，可以原位研究锂电池充放电过程，有利于提高电池效率。

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