原子力显微镜的工作模式主要分为以下三类，每种模式对应不同的应用场景和测量原理：
1. 接触模式（Contact Mode）
原理：探针J端与样品表面直接接触，通过悬臂的弯曲量（由原子间斥力引起）直接反映表面形貌。
特点：
高分辨率（可达原子级）。
适用于硬质样品（如晶体、金属）。
可能损伤软样品（如生物组织、聚合物）。
应用场景：材料表面粗糙度、晶体结构分析。
2. 非接触模式（Non-Contact Mode）
原理：探针在样品表面上方振动（通常距离表面几纳米），通过检测范德华吸引力或静电力引起的悬臂振动频率或振幅变化来成像。
特点：
不接触样品，避免损伤。
分辨率较低（易受振动和噪声影响）。
适用于柔软或易损样品（如生物分子、液体环境）。
应用场景：液体中的样品、柔软材料表面研究。
3. 轻敲模式/间歇接触模式（Tapping Mode/Intermittent Contact Mode）
原理：探针以共振频率振动，在振动周期中短暂接触样品表面，通过悬臂振幅变化或相位变化成像。
特点：
综合接触与非接触模式的优势：高分辨率且对样品损伤小。
适用广泛（硬质、软质样品均可）。
可研究材料粘弹性（通过相位信号）。
应用场景：聚合物、生物样品、纳米材料。
其他扩展模式
除了上述基础模式，AFM原子力显微镜还可通过附加技术实现更多功能：
力调制模式（Force Modulation Mode）：测量材料局部机械性质（如粘弹性、硬度）。
力曲线模式（Force-Distance Curve）：定量研究探针-样品间作用力与距离的关系。
横向力显微镜（Lateral Force Microscopy, LFM）：检测表面摩擦力或横向力，分析材料各向异性。
静电/磁场模式：结合导电探针或磁性探针，研究样品电势、磁性等物理性质。
总结
原子力显微镜的核心工作模式为接触、非接触、轻敲三种，其他模式可视为其扩展应用。选择模式时需权衡分辨率、样品保护性和测量需求。