AFM原子力顯微鏡的主要構(gòu)成可分為五大塊：探針、偏移量偵測器、掃描儀、回饋電路及計算機控制系統(tǒng)。

AFM原子力顯微鏡的探針長度只有幾微米長，一般由懸臂梁及針尖所組成，主要原理是由針尖與測試樣片間的原子作用力，使懸臂梁產(chǎn)生微細(xì)位移，以測得表面結(jié)構(gòu)形狀，其中常用的距離控制方式為光束偏折技術(shù)。

探針放置于一彈性懸臂(cantilever)末端，一般由Si、SiO2、SiN4、納米碳管等所組成探針，。當(dāng)探針的和樣品的表面接觸非常近時，它們二者之間會產(chǎn)生一股作用力，其作用力的大小值會隨著探針與樣品間距離的大小變化而變化，使得懸臂發(fā)生彎曲或者偏移，用低功率雷射照射在懸臂末端上，利用感光二極管偵測器(Photodetector)來測量低功率雷射光所反射的角度變化。因此當(dāng)探針掃描過樣品表面時，反射的雷射光角度也會發(fā)生變化，感光二極管的二極管電流也會隨之不同。再由所測量初的電流變化，推算出懸臂被彎曲或歪移的程度，輸入計算機計算可產(chǎn)生所測樣品表面三維空間影像。

在測量樣品到系統(tǒng)計算出影像的過程中，探針和被測樣品間的距離始終保持在納米量級。距離太大則不能獲取到樣品表面的信息，距離太小則會損傷探針和被測樣品表面；回饋電路的作用就是在工作過程中，由探針得到探針與樣品相互作用的強度，來改變加在樣品掃描器垂直方向的電壓，從而使樣品伸縮，調(diào)節(jié)探針和被測樣品間的距離，反過來控制探針一樣品相互作用的強度，實現(xiàn)反饋控制。因此，反饋控制是本系統(tǒng)的核心工作機制。系統(tǒng)采用數(shù)字反饋控制回路，用戶在控制軟件的參數(shù)工具欄通過參考電流、積分增益和比例增益等幾個參數(shù)的設(shè)置對該反饋回路的特性進行控制。

蘇州飛時曼精密儀器有限公司作為自主研發(fā)AFM的原子力顯微鏡廠家，推出的掃描近場光學(xué)顯微鏡采用探針收集模式，用于近場光譜及納米分辨成像。

配置清單：

1、激光器：半導(dǎo)體激光器，波長：532nm，（ 635nm；800nm、405nm可選；）

2、光學(xué)顯微鏡聯(lián)用掃描近場光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)；

3、采用光子計數(shù)器模塊或微光探測光電倍增管模塊，工作波長280nm-870nm；

4、近場探針波長響應(yīng)范圍優(yōu)于：350-1000nm，探針近場可重復(fù)性大于90% ；

5、配備10根孔徑90nm SNOM探針。
 

主要技術(shù)指標(biāo)：

1、X-Y線性掃描范圍：50umX50um；

2、掃描臺在Z方向的線性移動范圍：5um ；

3、樣品尺寸：小于40mmX40mm；

4、樣品臺水平移動范圍：6mmX6mm；

5、剪切力分辨率： Z方向1nm； XY方向10nm ；

6、光學(xué)分辨率：50-100nm，取決于探針質(zhì)量；

7、Z方向步進距離：小于200nm。

原子力顯微鏡系統(tǒng)

1、AFM成像功能包括：接觸式/輕敲模式/側(cè)向力模式；

2、樣品掃描范圍：100umx100umx10um（WHD），三維全量程閉環(huán)控制掃描器， xyz非線性度小于0.05%，xy方向掃描精度：0.2nm；z方向掃描精度 0.05nm；

3、數(shù)字化控制系統(tǒng)： XY采用18-bit D/A， Z采用16-bitD/A；

4、數(shù)據(jù)采樣：14-bit A/D、雙多路同步采樣。
 

掃描近場光學(xué) 原子力顯微鏡聯(lián)用系統(tǒng)：

主要部件：

掃描管：國外進口；

探針：國外進口；

激光器：國外進口；

光子計數(shù)器模塊/微光探測光電倍增管模塊：國外進口；

控制軟件：自主開發(fā)。