微悬臂非接触模式来检测表面粗糙度仪器

微悬臂非接触模式来检测表面粗糙度仪器
　　在接触模式中，微悬臂变形非常敏感，并与直流反馈放大器所设置的变形值相对比。如果测得变形值与设定值不同，反馈放大器给压电管施加电压，使样品相对于针尖升高或降低，以恢复到设定的变形值。反馈放大器施加到压电管上的电压用来检测样品表面起伏物的高度，它也是样品水平方向位置的函数。少数设备在超真空中操作，大多数设备在大气压下或液体中操作。接触模式的问题是探针施加在样品上过高的接触力。影响程度可通过缩小探针对样品的接触力来减小，但实际上在接触力的幅值上存在限制，使用者在一般环境下操作时，在一定情况下可以对接触力加以控制。在一般环境条件下，样品表面覆盖有吸附性气体，主要有水蒸气和氮气，有10～30单层厚。当探针接触这层污染表面，会形成弯月形液面，微悬臂由表面张力拉向样品表面。力的大小取决于探针针尖的几何结构，但一般在100nN的量级。可通过对探针和部分样品进行操控，或将整个样品全部浸入液体中，使弯月形力和其他吸引力相互抵消。将微悬臂和样品浸入液体中操作AFM有很多好处，这些优点包括排除了毛细力、减少了范德瓦尔斯力和技术或生物学层面上研究固液界面上重要过程的能力。但是液体模式下操作AFM也存在明显不足之处，有泄露的危害以及其他基本性的问题，如对水和敏感生物样本的损害。
　　此外，包括半导体和绝缘体一大类样品，能够捕获静电荷(部分电荷在液体中被散逸或屏蔽)。这些电荷会在探针与样品间产生附加的吸引力。所有力复合在一起，在垂直方向形成一个合力，这个合力可通过改变探针尖与样品表面距离可控。当探针在表面扫描时，这个垂直力会引起较大的摩擦力产生。事实上，产生的摩擦力比垂直方向上的力更具破坏性，会损坏样品，使微悬臂探针钝化，导致实验数据不可靠。而且，很多样品，如半导体衬底等实际上不能浸入到液体中。在这种情况下，可以用非接触模式来检测。