長焦距顯微鏡一種可用來研究包括絕緣體在內(nèi)的固體材料表面結(jié)構(gòu)的分析儀器。 它通過檢測待測樣品表面和一個(gè)微型力敏感元件之間的極微弱的原子間相互作用力來研究物質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。將一對微弱力敏感的微懸臂一端固定, 另-端的微小針尖接近樣品， 這時(shí)它將與其相互作用，作用力將使得微懸臂發(fā)生形變或運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化。
 

　　測量模式：
 

　　1)接觸模式
 

　　在靜態(tài)模式中，靜態(tài)探針偏轉(zhuǎn)用做反饋信號。因?yàn)殪o態(tài)信號的測試與噪音和偏移成正比，低硬度探針用來增強(qiáng)外偏轉(zhuǎn)信號。然而，因?yàn)樘结樂浅＝咏跇悠返谋砻?，吸引力非常?qiáng)導(dǎo)致探針切入樣品表面。因此靜態(tài)原子力顯微鏡幾乎都用在總使用力為排斥力的情況。結(jié)果，這種技術(shù)經(jīng)常被叫做“接觸模式”。在接觸模式中，掃描過程時(shí)保持探針偏轉(zhuǎn)不變來使其探針和樣品表面的作用力保持恒定。
 

　　2)非接觸模式
 

　　在這種模式下，懸臂上的探針并不接觸樣品表面，而是以比其共振頻率略高的頻率振動，振幅通常小于幾納米。范德華力在探針距離表面樣品1~3納米時(shí)強(qiáng)，它與其他在表面上的長程力會降低懸臂的振動頻率。
 

　　通過調(diào)整探針與樣品間的平均距離，頻率的降低與反饋回路一起保持不變的振動頻率或振幅。測量(x,y)每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)上的探針與樣品間的距離即可讓掃描軟件構(gòu)建出樣品表面的形貌。
 

　　3)輕敲模式
 

　　在不同的pH的溶液環(huán)境中使用輕敲模式得到的高分子單鏈的原子力顯微鏡圖(0.4 nm 厚)。