原子力显微镜是一种基于测量样品表面与超锐探针之间相互作用力的显微镜，其工作模式的选择取决于样品的性质、所需的分辨率、扫描速度以及对样品可能造成的损伤程度等因素。以下是AFM原子力显微镜三种主要工作模式的特点及选择建议：
一、接触模式（Contact Mode）
特点：
探针针尖始终与样品表面保持接触。
相互作用力为排斥力，悬臂因接触作用力而发生弯曲，反映出样品表面形貌的起伏。
扫描速度快，分辨率高，能达到原子级分辨率。
优点：
适用于扫描起伏较大的样品。
横向力的信号控制简单直接。
可适用于导电、电容、压电等特殊模块的测量。
缺点：
可能对样品表面造成损坏，特别是软样品。
样品表面水膜对成像影响大，可能导致图像变形。
不适用于研究生物大分子等易损样品。
选择建议：
当样品硬度较高且表面粗糙度较大时，可考虑使用接触模式。
需要高分辨率和快速扫描时，接触模式是一个不错的选择。
若样品对力敏感或易损，应避免使用接触模式。
二、非接触模式（Non-contact Mode）
特点：
探针在样品表面上方振动，距离样品表面5~20nm。
相互作用力为范德华力，属于很弱的长程力。
探针共振频率或振幅随样品表面形貌变化而变化。
优点：
对样品表面没有损伤，适用于软样品和弹性模量低的样品。
消除了横向力的影响，针尖不易磨损。
缺点：
分辨率较低，扫描速度慢。
稳定性相对较差，易受水膜等环境因素影响。
通常只适用于疏水样品表面的扫描。
选择建议：
当样品表面柔软且易损时，非接触模式是一个较好的选择。
若需要避免对样品造成任何损伤，非接触模式是一个安全的选择。
但若追求高分辨率和快速扫描，非接触模式可能不是Z佳选择。
三、轻敲模式（Tapping Mode）
特点：
探针在样品表面上方以一定的频率振动，振幅可通过检测系统检测。
当针尖接触到样品时，悬臂振幅会减少到某一数值，反馈回路维持悬臂振幅恒定。
针尖通过敲击样品表面来生成形貌图像。
优点：
不会对样品造成损伤，适用于较软样品成像。
不受样品表面附着的水膜影响。
分辨率较高，扫描速度适中。
缺点：
扫描速度没有接触模式快。
在真空和液下操作较困难，反馈控制比较复杂。
针尖容易变钝，可能影响成像分辨率的长期稳定性。
选择建议：
当样品表面柔软且需要高分辨率成像时，轻敲模式是一个理想的选择。
若需要在常见成像环境下（如大气中）对样品进行成像，且样品表面可能附着有水膜，轻敲模式也是一个不错的选择。
但若追求极快的扫描速度，可能需要考虑其他模式或技术。
综上所述，在选择原子力显微镜的工作模式时，需要根据样品的性质、所需的分辨率、扫描速度以及对样品的损伤程度等因素进行综合考虑。不同的工作模式各有优缺点，选择Z适合的模式可以确保获得高质量的成像结果。