原子力显微镜是用于研究纳米尺度材料的*通用、*强大的显微镜技术之一。AFM原子力显微镜的两个主要优点是能够保护三维（3D）图像和测量各种类型的表面。
原子力显微镜可以*少的样品获得原子级分辨率生成图像，在本文中详细讨论了AFM原子力显微镜主要特征、测试原理等各个方面，特别是分析了影响原子力显微镜图像准确性的主要因素。
AFM原子力显微镜主要特征：
原子力显微镜通常用于表征纳米级材料，其中包括与其定性和定量特性相关的有价值数据。例如，它提供有关纳米材料的物理性质（形态、表面纹理、粗糙度等）以及尺寸、体积分布和表面积等信息。
科学家们表示，在同一扫描中可以对几种不同尺寸（从1 nm到8μm不等）的纳米材料进行表征，重要的是，AFM原子力显微镜可以表征多种介质中的纳米材料，例如受控环境、环境空气以及液体分散体。这项技术可用于根据纳米复合材料的空间分布研究纳米复合材料。
基于软件的原子力显微镜数据图像处理可以提供单个纳米颗粒的定量数据。研究人员介绍了使用AFM原子力显微镜表征纳米颗粒相对于其他显微镜的一些优势（例如扫描电子显微镜SEM和透射电子显微镜TEM），原子力显微镜通过3D图像提供更高的分辨率，这有助于测量纳米颗粒的高度。
相比之下，SEM/TEM图像只能提供二维图像，因此，其定量评估能力有限。此外，与SEM/TEM工艺相比，AFM原子力显微镜操作简单、成本低廉，并且纳米级成像所需的实验室空间相对较少。
原子力显微镜测试过程及影响因素：
通常，AFM原子力显微镜配备有一个悬臂，悬臂由一个扫描样本表面的尖锐探针组成。悬臂梁由硅或氮化硅组成，其尖DUAN半径曲率是以纳米尺度测量的。在悬臂梁的一端，梁与压电位移致动器相连，由原子力显微镜控制，另一端则包含与试样相互作用的探针尖DUAN。
当探针靠近表面时，由于表面相互作用，探针会受到吸引力或排斥力。由于力的作用，悬臂梁偏转，这是通过激光束通过位置敏感光电二J管（PSPD）测量的。
AFM原子力显微镜通过扫描样品上方的悬臂来获得样品的成像。反馈回路用于控制探头在样品表面上方的高度，从而不断保持激光位置，这有助于生成准确的原子力显微镜图像。简而言之，当探针尖DUAN与样品相互作用时，样品会变形，直到接触面积增加。对这种变形的准确评估决定了原子力显微镜图像的分辨率和可靠性。
AFM原子力显微镜根据探针-表面相互作用的性质以多种模式运行。一些模式包括间歇接触模式、接触模式和非接触模式。在接触模式下，顾名思义，探头尖DUAN与表面接触。在该模式下，尖DUAN和表面之间的相互作用是排斥的。非接触模式是相反的；在间歇接触模式下，悬臂梁在试样表面附近垂直振动。
成像模式的选择是决定图像分辨率的关键因素。研究人员表示，使用水性缓冲溶液是成像样品的理想选择，因为它有助于将生物样品保存在其原始状态。
原子力显微镜仪器的振动环境影响垂直成像的分辨率，其中悬臂垂直放置在试样上。然而，与试样的水平悬臂位置相关联的AFM原子力显微镜图像的分辨率受用于扫描的尖DUAN直径的影响。通常，原子力显微镜仪器的垂直分辨率低于0.1 nm，X-Y分辨率约为1 nm。
为了获得准确的原子力显微镜图像，B须使用各种标准对压电级的轴向位移进行适当校准。例如，通过使用台阶高度参考标准校准AFM原子力显微镜，可以精确测量样品的高度。
间歇接触模式适用于纳米颗粒表征，纳米颗粒通过弱物理力固定在基板上。为了精确成像，振荡振幅B须保持在10 nm以上，理想情况下在100 nm到200 nm之间。
多项研究表明，悬臂梁和探针尖DUAN的特性和尺寸在获得敏感和高分辨率原子力显微镜图像方面起着重要作用。因此，在选择AFM原子力显微镜悬臂进行成像时，B须考虑几个特征，其中部分关键特征包括探头的尖DUAN半径和几何形状，因为它会影响曲面特征的整体表示。通常，研究人员使用半径小于10 nm的针头进行纳米颗粒成像。
为了在间歇接触模式下成功成像，B须有稳定的悬臂。悬臂的稳定性可以通过提供适当的能量来维持，该能量可以克服尖DUAN和样品之间的粘附力。科学家表示，约40 Nm-1的悬臂刚度可用于克服粘附力问题。
原子力显微镜图像处理：
实时生成AFM原子力显微镜图像后，可以使用原子力显微镜制造商提供的软件查看、修改和分析图像。通常，AFM原子力显微镜图像被逐行展平以消除图像显影过程的残余影响。
大多数原子力显微镜软件包都提供包含横截面线轮廓的自动分析功能，这有助于根据像素数据测量样品高度。