AFM原子力显微镜的操作模式主要包括接触模式、非接触模式和轻敲模式。以下是这三种操作模式的详细介绍：
一、接触模式（Contact Mode）
原理：
探针针尖始终与样品表面保持接触，相互作用力为排斥力。
扫描时，悬臂施加在针尖上的力可能导致样品表面结构的微小变化。
特点：
可以产生稳定、高分辨率的图像。
适用于硬样品或表面不易受损的样品。
多次扫描后，针尖或样品可能有钝化现象。
应用：
适用于研究表面硬度较高、不易变形的样品。
二、非接触模式（Non-contact Mode）
原理：
针尖在样品表面上方振动，不与样品直接接触。
相互作用力主要为范德华力，对样品无破坏。
特点：
增加了显微镜的灵敏度。
适用于柔软、有弹性的样品。
针尖或样品表面无钝化效应。
操作相对较难，分辨率可能低于接触模式和轻敲模式。
不适用于液体中成像，生物应用较少。
应用：
适用于研究柔软、易变形的样品，如生物大分子等。
三、轻敲模式（Tapping Mode）
原理：
悬臂在样品表面上方以其共振频率振荡，针尖周期性地短暂接触/敲击样品表面。
相互作用力较小，通常为1皮牛顿（pN）~1纳牛顿（nN）。
特点：
分辨率与接触模式相当。
对样品损伤小，适用于软样品成像。
不受样品表面附着水膜的影响。
扫描速度较接触模式慢，反馈控制较复杂。
应用：
广泛应用于生物大分子、聚合物等软样品的成像研究。
四、操作模式的选择
在选择原子力显微镜的操作模式时，需要考虑样品的性质、成像需求以及实验条件。例如，对于硬样品或需要高分辨率的图像，可以选择接触模式；对于柔软、易变形的样品，轻敲模式可能更为合适；而对于需要在液体环境中成像的样品，则需要考虑使用专门设计的液体环境AFM原子力显微镜或采用其他成像技术。
综上所述，原子力显微镜的三种操作模式各有优缺点，适用于不同类型的样品和成像需求。在实际应用中，应根据具体情况选择合适的操作模式以获得Z佳的成像效果。