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(xué)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(yīng)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(yīng)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(yīng)用于表面形貌觀察。
2、導(dǎo)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(jié)合力的金屬，如Cr，Ti，Pt和Ir等)得到。
導(dǎo)電探針應(yīng)用于EFM，KFM，SCM等。導(dǎo)電探針分辨率比tapping和contact模式的探針差，使用時導(dǎo)電鍍層容易脫落，導(dǎo)電性難以長期保持。導(dǎo)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(shù)克服了普通導(dǎo)電針尖的短壽命和分辨率不高的缺點。
3、磁性探針：應(yīng)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(dǎo)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(shè)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(shù)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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