原子力显微镜的重要部分是力敏感元件和力敏感元件检测装置。为了能准确反映出样品的表面形貌,力传感器要满足以下几个要求:
①在针尖与样品的接触过程中,为了不使针尖损坏样品,要求微悬臂有相对较低的力弹性常数,即受到很小的力就能产生可检测的位移。
②为了降低一起对于噪声的敏感性,并使其有较高的扫描速度,要求微悬臂有尽可能高的固有共振频率(一般为200kHz~300kHz)。
③因为微悬臂上的针尖与样品的摩擦力会引起微悬臂的横向弯曲,从而导致图像失真,这就要求微悬臂要有高的横向刚性,实际应用中将微悬臂制成V字形就可提高其横向刚性。
④如果采用隧道电流方式来检测微悬臂的位移,微悬臂的背面要有金属电极,若采用光学方法检测,则要求微悬臂背面有尽可能光滑的反射面。
⑤如果采用光学反射方法检测微悬臂位移时,如果微悬臂一端的线性平移量是一定的,那么臂长越短,微悬臂的弯曲度就越大,检测的灵敏度就越好。
⑥带有一个尽可能尖锐的针尖。AFM原子力显微镜的发展,也可以说是微悬臂和针尖不断改进的过程。一般原子力显微镜采用微机械加工技术制作的硅、氧化硅以及氮化硅微悬臂。