原子力显微镜作为纳米科技领域的“触觉探测器”，其成像精度与样品制备及操作规范密切相关。本文将为您详解AFM原子力显微镜制样与操作的核心流程，助力科研实验高效开展。
一、样品制备：**把控细节，确保实验成功
1. 样品选择与载体匹配
样品类型：原子力显微镜适用于粉末、块体、薄膜、生物样品等多种形态。
载体选择：
云母片：新剥离表面极平整，适合分散粉末或液体样品。
硅片：需用浓硫酸与双氧水混合液（7:3）在90℃下清洗1小时，去除有机物。
导电样品：选择镀金/铂的基底，或利用导电银浆固定样品，确保电学测试准确性。
2. 样品清洁与固定
清洁方法：
粉末/块体：超声波清洗去除表面污染物。
生物样品：用缓冲液（如PBS）清洗，避免盐分结晶干扰成像。
固定方式：
大块样品（>10mm）：真空吸附直接固定。
小块/薄膜：双面胶或导电银浆粘贴至铁片/硅片。
注意事项：样品表面粗糙度需≤5μm，厚度不超过1cm，防止扫描时移位。
3. 特殊样品处理技巧
粉末样品：
分散法：超声处理粉末于酒精/丙酮中，滴至云母片后加热烘干。
胶纸法：双面胶固定粉末，吹去多余颗粒。
生物样品：
细胞：琼脂糖凝胶固定维持活性，或2.5%戊二醛固定后吹干。
DNA：加入Mg²⁺增强与云母基底的吸附。
液体样品：控制浓度避免粒子团聚，旋涂或滴涂后自然晾干。
二、操作流程：规范每一步，获取高质量数据
1. 设备启动与探针安装
开机顺序：先开总电源→启动电脑→开启控制器，避免系统损坏。
探针选择：
接触模式：刚性探针（如Si₃N₄针尖）。
轻敲模式：RTESP探针（共振频率270-320kHz）。
安装要点：轻拿轻放扫描器，避免探针碰撞。
2. 参数设置与扫描优化
激光校准：调整激光束对准悬臂前端，确保Sum值≥3（无涂层）或7（有涂层）。
扫描参数：
范围：由大到小逐步聚焦（如从30μm缩小至5μm）。
速度：0.5-2 Hz，平衡分辨率与热漂移。
模式选择：
接触模式：高分辨率，适用于硬质材料（如陶瓷）。
非接触模式：无损检测，适合柔软样品（如聚合物）。
轻敲模式：综合优势，推荐生物样品和液体环境。
3. 数据采集与分析
实时监控：观察Height Sensor曲线，确保Trace与Retrace重合。
数据校正：背景扣除、平面拟合消除倾斜误差。
关键参数提取：
表面粗糙度（Ra/Rq）、台阶高度、杨氏模量（通过力曲线计算）。
三、注意事项：规避常见误区，提升实验效率
环境控制：湿度≤40%，防止水膜干扰非接触模式。
探针保护：避免频繁更换，轻敲模式寿命约1-2周。
文件存储：使用光盘导出数据，防止U盘病毒或数据损坏。
样品制备：提前1天准备，确保干燥洁净。
操作规范：禁止修改仪器设置，定期维护扫描器。
四、结语：AFM原子力显微镜技术展望与应用拓展
原子力显微镜的制样与操作是获取高质量数据的基础，随着自动化技术的发展（如ScanAsyst智能模式），实验流程将进一步简化。未来，AFM原子力显微镜将与拉曼光谱、电学测试等技术联用，在材料科学、生命科学等领域发挥更大价值。掌握规范的制样与操作流程，将是科研工作者解锁微观世界奥秘的关键钥匙。
通过本文的详细解析，相信您已对原子力显微镜的制样与操作有了全面认识。在实际实验中，结合样品特性灵活调整参数，将更高效地获取**数据。