原子力显微镜（Atomic Force Microscope，简称AFM）是一种用于研究表面形貌和表面特性的高分辨率扫描探针显微镜。它利用微悬臂上的针尖与样品表面之间的相互作用力来获取表面形貌和表面特性信息。AFM可以测试各种材料表面的形貌、粗糙度、弹性、硬度、化学反应等特性，广泛应用于纳米科学研究领域。
AFM测试的内容主要包括以下几个方面：
1、表面形貌：AFM可以获取表面形貌的高分辨率图像，包括表面起伏、沟壑、颗粒大小等特征。对研究表面微观结构、表面处理效果以及材料性能等方面具有重要意义。
2、表面粗糙度：AFM可以测量表面粗糙度，即表面微小起伏和波纹的幅度和频率。对研究表面加工质量、材料表面处理效果以及摩擦学等领域具有重要意义。
3、弹性：AFM可以测量样品的弹性，包括弹性模量和泊松比等参数。对研究材料力学性能、材料内部结构以及纳米尺度下的力学行为等方面具有重要意义。
4、刚度：AFM可以测量样品的刚度，即针尖在样品表面划过时所受到的阻力。对研究材料刚度分布、材料内部结构以及纳米尺度下的力学行为等方面具有重要意义。
1、样品状态：可为粉末、液体、块体、薄膜样品；
2、粉末样品：常规测试项目样品起伏一般不超过5微米，特殊测试项目样品起伏一般不超过1um，提供20mg，液体不少于1ml，尺寸过大请提前咨询客户经理；
3、粉末/液体样品请务必备注好制样条件，包括分散液，超声时间及配制浓度；
4、薄膜或块状样品尺寸要求：长宽0.5-3cm之间，厚度0.1-1cm之间，表面粗糙度不超过5um，一定要标明测试面！块状样品需要固定好，避免在寄送过程产生晃动或摩擦影响测试结果！
5、测试PFM、KPFM、C-AFM、PeakForce TUNA的材料需要将样品制备在导电基底上，基底大小符合块状样品的尺寸要求，KPFM、C-AFM、PeakForce TUNA的样品需要导电或至少为半导体；
6、PFM，KPFM测试需要样品表面十分平整，样品厚度最好在10-200nm之间，粉末样品测试很难测到较好结果，下单前请确保风险可接受；
如有其他问题请咨询技术顾问。
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案例1：4,40-二苯基联苯磺酸钠在再生纤维素纤维上的荧光亮度分布的形态学观察（Journal of Applied Polymer Science,2010,118(4))
案例2：Zn-Mg 基层状双氢氧化物涂层的水热合成，用于氯化物和氢氧化物介质中铜的腐蚀保护（Int. J. Miner. Metall. Mater., 28(2021), No. 12, pp. 1991-2000）
一般来说AFM仪器测试的Z相范围是10um左右（有些仪器可能只有2um），因此样品表面起伏过大的样品可能会超出仪器扫描范围，另外粗糙度比较大的样品会导致针尖易磨钝或者受污染，对图像质量有很大影响，且磨损无法修复增加耗材成本。
AFM拍摄也需要不断寻找合适的位置拍摄，同一样品不同拍摄部位表面形貌和粗糙度极有可能不一致，因为原子力显微镜成像范围较小，与拍摄样品表面是否均匀息息相关。
作为轻敲模式的一项重要的扩展技术，相位模式是通过检测驱动微悬臂探针振动的信号源的相位角与微悬臂探针实际振动的相位角之差（即两者的相移）的变化来成像。引起该相移的因素很多，如样品的组分、硬度、粘弹性质，模量等。因此利用相位模式，可以在纳米尺度上获得样品表面局域性质的丰富信息。值得注意的是，相移模式作为轻敲模式一项重要的扩展技术，虽然很有用。但单单是分析相位模式得到的图像是没有意义的，必须和形貌图相结合，比较分析两个图像才能得到你需要的信息。简单来说，如果两种材料从AFM形貌上来说，对比度比较小，但又非常想说明这是在什么膜上长的另外一种，这个时候可以利用二维形貌图+相图来说明（前提是两种材料的物理特性较为不同，相图有明显对比信号才行）。
AFM常规测试项目对样品的导电性没有要求，不导电的样品也是可以测试的，不需要做喷金处理，但是部分电学模块的测试，比如KPFM，是需要样品导电的，金颗粒是有一定尺寸的，喷金后可能会在形貌上有影响，因此一般不建议喷金处理。
表面粗糙度计算，这是AFM的优势，可以得到全图粗糙度和所选区域的粗糙度，Rq:均方根粗糙度和Ra:平均值粗糙度，这两个都能参考，在使用时同组数据保持一致就行。如果需要获得粗糙度值，在AFM的离线软件选中高度图，直接点击roughness即可。
力曲线和Force mapping的区别就在于力曲线采集的数据少（类似能谱点扫，一般随机采集3-5个点），Force mapping采集的力曲线多（类似力曲线面扫，分辨率可以为1616,3232等），面扫的每个点的力曲线都可以导出，但是数据量比较大，一般不建议全部导出；杨氏模量图的可以获得面范围内的杨氏模量分布，分辨率一般为256*256，但默认不保存力曲线的数据，如果需要在采集杨氏模量图的时候保存力曲线的数据需要提前说明。
压电力显微镜(PFM)即是在AFM基础上发展起来利用原子力显微镜导电探针检测样品的在外加激励电压下的电致形变量的显微镜。为了有效的提取出PFM信号，通常会对探针施加某一固定频率(远低于探针共振频率)的激励信号，通过锁相放大器对PFM信号进行提取。 在PFM测试中，常规仪器的激励电压一般为10V左右，配有高压模块的仪器可以测试到220V。
PFM测试中获得的信噪比取决于样品的压电响应、探针种类和驱动电压大小等诸多因素。 在大多数情况下，增加驱动电压（即施加在样品上的交流电的振幅），信噪比将得到改善。如果被测样品是薄膜的情况则需要注意，过大的驱动电压可能导致样品被极化。因此针对不同样品主要选择合适的驱动电压，建议通过参照同类型样品的参考文献进行选择。
TUNA电流是探针要触及样品后的隧穿电流值，反应了样品的导电性，同时探针不会对样品造成损坏，可以说即可以表征样品本征形貌，也反应了样品的电学性能。C-AFM是直接接触样品，如果样品不够硬(比如有机物)，针尖会直接划破样品，同时采集电学信号。两种方式，电流大小会有差异，pktuna模式下，电流会小一些，相对比较的话，结果上是一样。
