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原子力顯微鏡（AFM）與掃描電鏡（SEM）在成像原理、分辨率、樣品要求、操作環境及應用領域等方面存在顯著差異，具體分析如下： 1.成像原理 AFM：通過檢測探針與樣品表面原子間的相互作用力（如范德華力、靜電力）來成像。探針尖端與樣品表面接觸或接近時，微懸臂因受力發生形變，激光干涉或隧道電流檢測法將形變轉化為高分辨率圖像，反映樣品表面形貌及物理性質（如硬度、彈性模量）。 SEM：利用高能電子束掃描樣品表面，電子與樣品相互作用產生二次電子、背散射電子等信號。探測器收集這些信號并轉化為圖像，主要反映樣品表面形貌及成分信息（結合能譜儀可分析元素組成）。 2.分辨率 AFM：極限分辨率達0.1納米，可觀測原子級表面細節，是三者中分辨率最高的技術。 SEM：分辨率范圍為20納米至0.8納米，受電子槍發射原理及電磁透鏡焦距影響，雖低于AFM，但仍能清晰顯示納米級結構。 3.樣品要求 AFM： 導電性無要求：可觀測絕緣體、導體及生物樣品（如DNA、細胞）。 表面平整度要求高：樣品需非常平坦（如A4紙因粗糙無法直接觀測），否則影響成像質量。 SEM： 導電性依賴：非導電樣品需鍍金屬膜（如金、鉑）以增強導電性，否則電荷積累會干擾成像。 尺寸限制小：樣品室較大，可直接放置較大尺寸固體樣品。 4.操作環境 AFM： 環境適應性強：可在常壓、液體環境或大氣中操作，無需真空條件，適合生物樣品活體觀測。 SEM： 高真空要求：電子束需在高真空環境下行進以減少能量損失和污染，延長燈絲壽命。 5.應用領域 AFM： 材料科學：評估納米材料形貌、機械性質（如硬度、彈性模量）、電子性質及磁學性質。 生物醫學：觀測生物分子、細胞及組織形貌與結構，研究生物界面及納米結構功能機制。 表面物理化學：探索表面微觀結構、力學性質及電子輸運行為。 SEM： 材料科學：直接觀察材料形貌、尺寸分布及均勻性，結合能譜分析確定物質組成。 生物學：觀測細胞、細菌、病毒等生物樣品微觀形貌，通過冷凍斷裂、噴鍍等技術暴露內部結構。 半導體行業：檢測芯片制造缺陷及雜質分布，優化工藝流程。 地質學、考古學：分析礦物相、文物成分及制作工藝。 6.優缺點對比 特性 AFM SEM
分辨率 0.1納米（最高） 20納米至0.8納米
樣品導電性 無要求 需導電或鍍膜處理
操作環境 常壓、液體或大氣環境 高真空環境
成像速度 較慢（受探頭影響大） 較快
成像范圍 較小（納米級） 較大（可觀察亞微米級細節）
三維成像 直接提供真實三維表面圖 需通過立體對技術實現三維成像
樣品制備 復雜（需樣品非常平坦） 相對簡單（非導電樣品需鍍膜）
適用領域 納米科學、生物醫學、表面物理化學 材料科學、生物學、半導體行業、地質學等 點擊這里了解更多“原子力顯微鏡”信息：https://www.chem17.com/tech_news/detail/4199115.html
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發表于 2025-12-4 08:57:40
發表于 2025-12-5 13:33:45
