日本精工SPA-400原子力显微镜说明书(中文版)-B(M-5)
日本精工SPA-400原子力显微镜说明书（中文版）-D（E-3）ECCONTROLLER
日本精工SPA-400原子力显微镜说明书（中文版）-D（E-3）ECCONTROLLER编码:0903-ECX-003/9911N概要EC控制器（Electrochemical Controller）是追加在以SPI33800N Probe Station为核心的SPM系统中，使其能进行各种电化学测定（EAFM以及ESTM）的option adaptor。
连接在相应电化学测定的Unit?和SPI3800N电气部分的中间。
EC控制器全图?注：?SPA400，SPA300，STA330等。
?有时现货略有差异。
规格和构成关于EC控制器（SEC-370）规格，构成的说明。
→外观以及尺寸重量（如下所示）外观以及尺寸,重量正面盘POWER这是给EC 控制器提供电源的开关。
因使用自光式开关，处于On 的位置时，灯会点亮。
在SPI3800+STA330Unit+EC 控制器的系统中，无论是否进行电化学控制，请务必将电源开关打到On 位置。
若处于Off 位置的话，因不能检验tunnel 电流而不能正常靠近(Approach)，会损坏探针和试样。
ALARM (报警灯) : SI该报警灯是为了确认试样的电化学电流是否进入了能检验的范围。
超过能检验的范围 (换算为电压 10V)，灯会点亮。
灯点亮时，请按下述方法处理。
·(在“电流－电位曲线（试样）”或“电流－时间曲线”方式时),将“电流测定范围”的值增大。
→[电流-电位曲线(试样)]对话框 [电流-时间曲线]对话框·加大滤波器[ 7 SAMPLE]的值。
·确认各个电极是否浸在液体中。
·确认各个电极，连接和配线有无异常。
有时在将电源刚打到On 或EC 控制器和各个电极 (探针除外)没有互相连接(根据软件的设定)的情况下，灯会点亮，但这并非异常。
1ALARM (报警灯) : RE这是确认参照电极动作是否正常的报警灯。
相对于模拟地线[28A.GND]的参照电极的电位超过可控制范围时，灯会点亮。
原子力显微镜成像原理与中文简易操作手册（可编辑）
原子力显微镜 Atomic Force Microscopy 成像原理与中文简易操作手册NT-MDT P7LS Bio P47编辑者陈哲雄林俊勋林纹瑞吴靖宙指导老师张宪彰成功大学医学工程所生医感测实验室前言 3一原理4二原子力显微镜的硬体架构621 Force sensing part622 Position sensing part623 Feedback system7三操作模式831 Contact mode 8com 在 Contact-mode AFM 下所延伸出来的 image types 8com Feed-back Loop Schematic in the contact mode 932 Non-contact mode and Semi-contact mode10com 在非接触式半接触式AFM 下所延伸出来的 image types10com Feed-back Loop Schematic in the semi-contact mode11四Image Types1241 Lateral Force Microscopy LFM1242 Force Modulation Microscopy FMM 1343 Force vs distance F vs d curve14成功大学成功大学成功大学44 Electrostatic Force Microscopy EFM 1545 Phase Detection Microscopy PDM 1646 Magnetic Force Microscopy MFM 17医学工程研究所医学工程研究所医学工程研究所五P7LS的硬体架构 18六Bio P47的硬体架构 20七软体简介23Contact mode 操作步骤 25生医感测实验室制生医感测实验室制生医感测实验室制Tapping mode 操作步骤 29 2前言自从一九八二年 Binning 与 Rohrer 共同发明了扫描式穿隧电子显微镜ScanningTunneling Microscopy STM 之后人类在探讨原子尺度的欲望上更向前跨出了一大步对於材料表面现象的研究也更加的深入在这之前能直接看到原子结构的仪器只有场离子显微镜 Field Ion Microscopy FIM 与电子显微镜 Electron Microscopy EM 但碍於试片的制作及操作环境的限制对於原子结构的研究极为有限而 STM的发明克服了这些问题不过STM所分析的材料只能局限於导体或半导体但是在一九八五年由 IBM 公司的Binnig 与史丹佛大学的 Quate所开发原子力显微镜 Atomic Force Microscopy AFM 发明之后利用探针针尖和欲测试样本间凡得瓦作用力的强弱得知样本表面的起伏高低和几何形状且样本可为导体或非导体更解决了 STM在材料上的限制由於 AFM的发明引起了许多的扫描探针显微镜的发展探针和样本表面之间的作用力并不局限於原子作用力如静电力显微镜Electrostatic Force microscopy EFM 磁力显微镜Magnetic Force Microscopy MFM 侧向力显微镜Lateral Force Microscopy LFM 近场光学显微镜 Near-field Scanning Optical Microscopy NSOM 表面电位显微镜 Surface KelvinMicroscopy SKM 表面电容显微镜 Surface Capacitance Microscopy SCM 等都是利用探针方式来取得样本表面的讯息在藉由影像的方式来把样本的表面特性给呈现出来AFM除了拥有其他仪器无法达到的原子级的解析度的能力外其量测的环境可不必在真空的环境中直接可在大气中或者在液相中因为这两项的特点其应用性就更加的广泛了在液相中的量测除了改善了在空气中量测上水气所造影响之外在对於生物样本的量测上可使生物样本在其最适合的生理环境中被观察及量测所以 AFM 在这方面的优势更是在生物体观察上开创了不一样局面也提供了生物学者在实验上有了另一方面的思考方向。
原子力显微镜使用手册
原子力显微镜使用手册
原子力显微镜（Atomic Force Microscope，AFM）是一种高分辨率的显微镜，可以用于观察物质表面的形貌和性质。
下面是原子力显微镜使用手册的详细介绍：1. 准备工作在使用原子力显微镜之前，需要进行一些准备工作。
首先，需要将样品放置在样品台上，并使用夹具夹紧。
然后，需要将显微镜的探针安装到探针支架上，并调整探针的位置和角度，使其与样品表面垂直，并且探针尖端与样品表面的距离在几纳米范围内。
2. 调整参数在进行实际观察之前，需要对原子力显微镜的参数进行调整。
这些参数包括扫描速度、扫描范围、扫描模式等。
根据不同的样品和观察要求，需要选择合适的参数进行调整。
3. 开始扫描当参数调整完成后，可以开始进行扫描。
在扫描过程中，原子力显微镜会通过探针与样品表面之间的相互作用力来获取样品表面的形貌和性质信息。
扫描完成后，可以得到一张高分辨率的样品表面图像。
4. 数据分析得到样品表面图像后，需要进行数据分析。
可以使用原子力显微镜软件对图像进行处理和分析，例如测量样品表面的高度、粗糙度、形貌等参数。
此外，还可以进行力-距离曲线分析，以了解样品表面的力学性质。
总之，原子力显微镜是一种非常强大的工具，可以用于研究各种材料的表面形貌和性质。
使用原子力显微镜需要一定的技术和经验，但只要掌握了正确的使用方法，就可以得到高质量的数据和图像。
原子力显微镜操作详细流程
原子力显微镜操作详细流程原子力显微镜操作简要说明一、设备开机1、打开原子力显微镜主机电源（在光学平台下方）。
2、开启电脑、运行软件（软件10，如有问题可换9重新运行）。
3、在软件界面点击 SPM init 进行设备初始化，如显示SPM OK 可继续操作，如不显示SPM OK重启软件。
4、点open door开操作门，点灯泡按钮照亮。
二、样品准备1、将表面洁净样品使用专用双面胶粘贴至设备配备的圆形载物片上（最好两个台子一起使用，以便旋转样品）。
2、通过检测组件上的按钮或者软件点open door开启样品室舱门，点灯泡按钮照亮，点击软件界面上的AFM-STM退针钮使显微镜探头缩回。
3、使用专用镊子将样品连同载物片放入磁性样品台上，小心调整样品区域之中间。
小心不要碰触探头、激光源等。
4、点击软件界面的AFM-STM使探头移回。
关闭舱门。
三、操作程序1、运行软件的camera功能，点击绿色的play键。
运行approach，点击蓝色step move，将样品降低到安全距离。
2、运行软件的aiming功能，点击tools-motors-video calibration-右下角specify laser step 1-Alt+左键-确定-手动Alt+左键点击红十字中心，使激光与十字匹配。
3、运行AFM钮，使针头伸出。
点击Shift+左键点击针悬臂梁的中间或偏上三分之一处，点击move laser使激光移动到点击位置，然后用Laser X和Y将Laser 调到最大，点击Aiming，使DFL、LF为0。
4、运行软件的Resonance功能，选择semicontact模式，在probes里选择对应针尖，点击Auto，调节探针悬臂的共振频率。
如产生共振，调节Gain和lockgain 的大小（保证其乘积大小不变），确定setpoint为典型值Mag的一半，Gain0.5-1之间。
5、运行landing，观察way值变化。
原子力显微镜
原子力显微镜SPA400使用说明书、1.系统启动：1>打开稳压器，确认设备所用电是由稳压器提供的电源；2>打开氮气钢瓶，确认防震台四角处于悬浮状态；3>打开控制SPI13800N电源；4>启动计算机；5>启动控制软件，选择DFM模式，选择OK启动软件。
2.安装样品及探针：1>在扫描器顶部放置金属样品台，然后将样品放置在金属样品台上；2>将探针安装在支架holder上；3>将安装好探针的支架置于设备上，放置前需保持探针和样品之间的距离。
通过软件中【scan】-【Approach】-【stage up/down】调节距离；4>设定参数，在【setup】-【console】中设定扫描器和所使用探针的型号。
3.激光调整：1>样品和探针安装好后，盖上附带光学显微镜的激光头laser head；2>打开【setup】-【CCDmonitor】，显示光学显微镜图像，调节到合适亮度；3>视野中可看到悬臂梁，通过光学显微镜上旋钮可聚焦到悬臂梁或是样品表面，通过SPA400上的移动测量位置XY旋钮可选定扫描位置；4>关闭除CCD图像以外所有窗口，打开【setup】-【laser position】，可在视野中同时看到悬臂梁的激光点，通过激光头上laserXY旋钮可移动激光点位置到悬臂梁的尖端，并同时确认【laser position】上ADD值尽可能大，最小不能低于1.5V。
5>关闭光学显微镜照明光源，并确认ADD值维持较大数值。
4.DFM轻敲模式：【scan】-【Q curve】，根据探针型号选择Frep.high和Freq.low，1>Q曲线测量：务必将探针的大致的共振频率包含在high和low之间。
2>选择【auto set】，执行【start】，即可自动完成Q曲线测量。
3>【scan console】中【Amp ref.】在【approach】-【auto】下会自动设定，如果选择【Area】，则可手动调节【Amp ref.】值；4>执行【approach】-【auto】，会显示接近执行窗口，在接近过程中不能对电脑进行除停止接近的命令之外的操作，接近结束后，窗口会自动消失。
原子力显微镜的构造、性能和使用方法
3、取下激光头，把装有探针的悬臂夹放入激光头中，用激光头后面的锁紧螺丝把悬臂夹锁紧 4、把激光头放回扫描管上，注意探针与样品表面之间的距离，不要让探针碰到样品 5、调整针尖接近样品上方，并调整激光点到探针尖端的背面 四、操作步骤
4.1 开机安装
6、用CCD Camera的粗调螺丝上下移动CCD Camera，在监视器上找到样品的表面，用Base上的Up，Down扳手把探针慢慢往下降，直到在监视器上看到模糊的探针。如果样品是透明的，在监视器上将看不到样品的表面，这时我们以监视器上探针与探针的像将近重合为标准来确定探针在样品正上方的高度 四、操作步骤
从file中选择open workspace,选择contact mode（tapping mode）
接触模式不执行此步，轻敲模式要先点击tune按钮，进入cantilever tune 界面，点击auto tune按钮，计算机自动找寻探针的共振频率，对于普通的Rtesp探针，此频率大约在200-400kHz之间，当tune完成后，返回real time 模式。
03
一、目的与要求
二、构造、原理及功能
DI MultiModeV 扫描探针显微镜
1
2
6
5
4
3
CCD Camera
控制器
激光头
2.1 原子力显微镜的构造
防震台
扫描管
1
2
2.1 原子力显微镜的构造
二、构造、原理及功能 激光头
2.1 原子力显微镜的构造
悬臂夹 二、构造、原理及功能
2.1 原子力显微镜的构造
实验操作过程中需要注意那些问题?
五、思考题
从Tools/select scanner对话框中选择所用的扫描管类型，点OK
日本精工SPA-400原子力显微镜说明书(中文版)-B(M-5)
1 234 567Code ：0903–MHX –003/9911概要SPA400是在承袭了深受好评的SPA300优点的同时，以更高的分辨率、更好的可操作性、更快的扫描速度为目标而开发出的SPM 工作单元。
成为SPI 系列核心的多功能型标准工作单元，它具有下列特长。
对应多种测定方式。
除AFM 、FFM 及DFM 等标准功能外，采用装入不同配件的方法，可实现STM 等多种SPM 的测定。
承袭了SPA300 [可简单进行各测定方式间的转换]的优点。
对细节部分进行了重新设计，实现了更加小型化的工作单元。
因而提高了耐用性，可稳定地进行高分辨测定。
为了实现更高速度的扫描，新开发了高刚性scanner 。
它与SPI3800N probe station 的结合可有效抑制振荡，使高速化测量得以实现。
SPA400除标准装备了适用于从原子级分辨到20um 的scanner 之外，还可根据需要选用适合不同测量范围的scanner 组。
其更换的简易性优于SPA300。
大幅度重新设计Cantilever 支架，同时实现了高刚性与使用的便利性。
由于采用了触点式接点，进行DFM 及STM 测定1）时无需进行电缆连接。
除此之外，因前面部分具有较大的开放空间，所以在更换试样时不用取下Cantilever 支架也可进行。
具有优良隔音性能的防音罩（cover ）。
在试验室等苛刻的环境中，也能进行高分辨率的测定。
使用光学显微镜进行从正上方观察2）。
光学显微镜图象被显示在显示器上，因此很容易进行激光光轴的调整及使Cantilever 与试样位置相吻合。
再有，SPA400工作单元中还新设置了小型光学显微镜。
即使在防音罩闭合的状态下也可直接从其正上方观察。
此外，还备有适合微分干涉图象测定等的主要用途的金相显微镜。
支持impact stage 机能3）。
用软件的操作，可以做到移动试样时不碰到工作单元。
注:1）STM 测定中STM 测定组件（自选件）是必要的。
仪器名称 原子力显微镜
仪器名称原子力显微镜英文名称SPM国产/进口进口产地/品牌日本精工型号SPA-400参考报价销售商巨力科技股份有限公司原子力显微镜【性能参数】技术参数扫描范围：XY：20μm，Z：2μm（可扩展：XY最大150μm，Z最大15μm）；形貌分辨能力XY：0.2nm, Z：0.01nm（可实现原子级分辨）；样品最大尺寸为：φ35mm×10mm (H)；主要测试功能：Contact AFM（接触式原子力模式）；DFM (动态力模式，包括非接触式和间歇接触式原子力模式)；Phase Mode（相位模式）；FFM (摩擦力模式)；MFM (磁力模式)；Vector Scan（向量扫描，纳米刻蚀）；Force vs Distance Curve (力曲线测量模式)。
VE-AFM (微区粘弹性测量模式)；LM-FFM (切向调制摩擦力测量模式)；KFM for Surface Potential Microscope (表面电位势测量模式KFM)；Adhesion Mode (微区粘性测量模式)；Piezo-Response Force Microscopy（压电响应力模式）；SNDM（扫描非线性介电显微镜）；AFM with Current measurement Mode (AFM同时电流测量模式)；AFM-CITS (AFM电流隧道谱)；STM（扫描隧道显微镜）；AFM/DFM in Liquid(液体中AFM/DFM测量功能模式)EC-AFM/STM(电化学AFM/STM功能)仪器介绍日本精工世界顶级原子力显微镜（扫描探针显微镜），客户已遍及国内众多重点高校和科研机构，（如：北京大学物理系、清华大学工艺陶瓷国家重点实验室、中科院物理所磁学国家重点实验室、中国科学院化学研究所有机固体重点实验室、中国科学院化学研究所、中国科学院纳米科技中心、中国科学院上海硅酸盐研究所、中国科学院上海微系统所、南京大学固体微结构国家重点实验室、中科院长春应化所高分子物理国家重点实验室、中国科学院长春应用化学研究所电化学国家重点实验室、吉林大学无机超分子国家重点实验室、中国科技大学、浙江大学、四川大学等）依卓越的品质和优秀的技术服务，长期受到客户的好评！其他相关产品：1.多功能可控环境扫描探针显微镜：目前全球商用的唯一一款真正专业级高真空环境控制型SPM，不但具备多功能扫描探针显微镜系统所有功能；而且扫描在封闭的Chamber中进行，可对测量的环境（高真空、高温、低温、液体、电化学等）进行控制；可连续变温，低温达-120℃，高温可达800度；2.大尺寸样品扫描探针显微镜：大尺寸φ200mm样品的微区（微米至纳米量级）形貌及其物理特性进行观测分析。
原子力显微镜简易中文操作手册(doc)
来的激光打在了四象限板（ABCD）相对中心位置。如图：
A
B
C
D
SUM=A+B+C+D Deflection=(A+B)-(C+D) Sum：表示光斑打到光电传感器上的总强度大小。 所以当我们调整 SUM 值最大后，在调整 Deflection 时，SUM 有时会发生变化， 这时我们需要再调整下，以使两个值都达到相对完美状态。
※对光作业指的是将定位激光正确的对准到探针悬臂表面合适位置，确保力学信号反馈 的准确度。
3. 开启位于控制器上的激光光源及为样品提供照明用的氙灯光纤光源。 氙灯光源亮度可以根据实际需求自由设定，以可以准确观察样品以及探针为标准。在正 式进入原子力显微镜扫描过程中，可以将其关闭，以延长其灯泡使用寿命。
时仍能上升，顺时针回调白色大扭至 100 左右（为扫描器的头部的直接调整提供
空间），继续逆时针调扫描器头部前面的大旋钮，使 Z voltage=30 左右，再调远 程控制器，直至满足要求。
※此方法为软下针方式，可越过“虚假”水膜，保护探针，成像质量以及对探针 的磨损最小，是我们所推荐的。 10．点击 Sum&Deflection 对话框中的 Withdraw,关闭光纤光源，有隔音柜的情况，就合上 隔音罩。 11.开始扫描，选择 Main 框中的 do scan。
6. 对光作业
通过扫描器头部后面 CCD 反射镜上的两个旋钮，上下左右调整运动来寻找到探针，
使其出现在视频窗口，调节扫描器头部后反射镜附近的聚焦旋钮,对探针聚焦以使 探针清晰。 调整扫描器头部上的 LDx 及 LDy 旋钮，一边观察视频窗口，一边观察 SUM 值大
日本精工SPA-400原子力显微镜说明书(中文版)-C(E-1)SPI3800N
与OL1同样，AV100V输出与电源开关的On/Off联动（switchable）。
F1/F2/F3/F4
是保险丝盒。分别放入如下规格的保险丝。
F1
AC100V-10A
保护交流输出插座（OL1，OL2；4个插座）
F2
AC100V-8A
保护内部电路用电源（DC5V及DC±15V）
F3
AC100V-2A
进气口
用于冷却控制箱内部的进气口。由风扇强制抽入空气。左右两侧面共有8处。
操作时请注意不要堵塞。
PCB4
UIO
是数据的2 bit输入输出端子（digital）。有关输入可通过软件的设定进行控制。
→
供电指示灯
用于检查控制箱内使用的各电源电压的供给状态的灯。灯亮时，表示正常供给电压。
P5
+5V
P15
+15V
控制用DSP采用最新的40bit高速DSP。性能、处理速度均大幅度提高。并且，装有2MBlocal memory。支援multitask处理。3）
注：1）有与现品部分不同的情形。2）英语版Windows98/95。3）local memory支持的只是“测定”+“处理”。其他的multitask处理依存于Windows。4）选项。
AC IN
是给电气部分供应AC100V电源的插座。用专用电缆连接续三接头插头。
1.请务必使用三接头插座。电气部分从这里接地。
2.插头请使用电流容量15A以上的。
OL1
是给外部机器供应AC100V的输出电源。有2个插座，输出电流为每个插座5A。
请勿接续color hard copy、光学显微镜用的光源、电流容量大的机器。已接续的全部机器请务必在5A以上。
日本精工SPA-400原子力显微镜说明书(中文版)-C(E-1)SPI3800N
SMM
KFM
其他
振动振幅电压（DIF）的ω成分
无效
（VE-AFM测定时）振幅信号/Acos像信号输出哪个，依照软件（SPIWin）上的设定。
TUNM
是monitor输出端子。不同的测量模式监视不同的信号。
AFM/电流同时
电流（电压变换值）
VE-AFM、LM-FFM
VE-DFM
AC IN
是给电气部分供应AC100V电源的插座。用专用电缆连接续三接头插头。
1.请务必使用三接头插座。电气部分从这里接地。
2.插头请使用电流容量15A以上的。
OL1
是给外部机器供应AC100V的输出电源。有2个插座，输出电流为每个插座5A。
请勿接续color hard copy、光学显微镜用的光源、电流容量大的机器。已接续的全部机器请务必在5A以上。
IVM
是monitor输出端子。不同的测量模式监视不同的信号。
AFM
LM-FFM
DIF电压
DFM
SNOAM
VE-DFM
DIF电压（交流信号）
STM
隧道电流
（由I/Vamplifier的电压变换值
VE-AFM
振动振幅电压（DIF）的DC成分
SMM
振动振幅电压（DIF）的2ω成分
KFM
振动振幅电压（DIF）的ωr成分
Code：0903-ESX-009/0001
SPI3800N，是在以深受好评的SPI3700为基础、以各方面升级为目标开发出的probe station。从某种意义上来说它管理着整个SPM系统。
SPI300Nprobe station全貌1）
SPI3800Nprobe station具有如下特征。
日本精工SPA-400原子力显微镜说明书(中文版)-F(U-03)FIS
415Code ：0903-UAC-003/0006FIS 概要关于FISFIS 是，为了将在SPI 3800N 及SPI 3800已测定的各种数据变成可在其他软件使用、将数据文件（data file ）变换（convert ）成ASCII 形式文件（text file ）的实用软件（utility software ）。
FIS 的Window （［ASCII file 变换］对话）1.FIS是Windows95/98专用。
在Windows3.1（在SPI 3800使用）上不工作。
2.FIS是已与main的SPIWin独立的程序。
不论有无SPIWin的起动，都可使用。
用FIS可变换的数据文件(date file)如下表所示，用FIS可将在SPI 3800N及SPI 3800测定的几乎全部数据文件（data file）变换成ASCII形式文件（text file）。
1.上表中没有的数据文件（data file）不能变换。
2.基于FIS的version，有不能变换的数据文件（data file）（参照上表）。
→显示version信息等3.在上表“对应version”为空栏时，其数据文件是用任何version的FIS都可变换。
416生成的ASCII形成文件的内容生成的ASCII形式、文件的内容根据原文件的种类而不同。
下面记述有关各格式的规则。
全部文件共同的规则1.各数据值间的定界符（delimiter）（分隔）是“，”（逗点）。
2.各数据值的格式是将已在［小数点以下位］group选择的位数作为小数点以下的位数的指数形式表示。
因此，已选择［4位］时，例如表示为“1.4584E+3”。
原文件为image data时1.各行如下表所示2.可在1行描述1line数据。
因此，例如X数据数／Y数据数为512／128时如下表所示。
3.image和生成数据值的上下左右一致。
即，第3行（数据值的第1行）的左端的数据值与image的左上端对应，结束行的右端的数据值与image的右下端对应。
原子力显微镜操作规程及注意事项
原子力显微镜操作规程及注意事项※※原子力显微镜属于精密且贵重大型实验仪器，操作需倍加小心※※一．开机及实验主要操作步骤：1. 打开总电源开关。
2. 打开计算机主机以及显示器电源开关。
3. 打开控制机箱电源开关，见右图。
4. 打开HEB（Head Electronics Box）的激光开光，见下图。
5. 打开MAC Mode或AC Mode Controller电源开关，见下图。
6. 打开PicoView或者Picoscan控制软件。
7. 根据样品需要，从控制软件界面中选择合适的成像模式，mode→STM、AFM、AC AFM、MAC 和TopMac。
8. 根据样品需要，从控制软件界面中scanner选择合适的扫描头型号（100 m和10 m）。
9. 取出扫描头，放置于扫描头基座上进行安装（注意：轻拿轻放！！！）。
10. 根据成像模式需要选择合适的nose。
11. 将nose安装在scanner上，需要双手同时垂直用力，以O型圈没入扫描头为准。
12. 用一个手将弹簧钥匙（Spring Key）放入弹簧一侧可以把弹簧翘起，另一只手利用镊子夹起针尖安装到nose上，弹簧一般压在针尖的1/3-1/2处。
13. 安装扫描头，连接插线，并拧紧右下方紧固螺栓，此时扫描头下方出现红色激光，建议用户放一白纸。
14. 利用扫描头上的两个螺栓上下左右调整激光的位置，使激光对在针尖背面（详见激光调整过程）。
15. 安装样品时，确保针尖和样品之间有足够的距离，防止样品撞坏针尖。
利用Close键初步逼近样品，可以缩短针尖逼近时间。
16. 安装探测器，调整螺丝，使deflection和LFM参数满足该模式的要求。
14．软件参数设定：设置I、P、setpoint、scan speed、scan size、stop at、datapoints per等。
15. 点击Approach，针尖开始逼近（如果deflection在针尖逼近过程中数值发生突变，说明针尖已经真正逼近样品）。
原子力显微镜操作说明
原子力显微镜操作说明一、仪器结构及主要技术指标1. 仪器结构AFM-Ⅲ型原子力显微镜硬件组成如图1所示，该机集成了应用面最广泛的扫描隧道显微镜、接触模式原子力、轻敲模式原子力和磁力显微镜等多种工作模式。
图1 AFM-Ⅲ型原子力显微镜1. 主机2. 电子学控制箱3. CCD系统4. X-Y移动调5. 设定点调节6. 反馈调节2．主要技术参数(1) 配备高精度样品定位功能模块，高精度自适应扫描器的最大扫描范围50μm×50μm。
(2) 扫描隧道显微镜STM：X-Y向0.1nm；Z向0.01nm；HOPG原子定标。
(3) 接触模式AFM：X-Y向0.2nm；Z向0.03nm；云母晶格定标。
(4) 轻敲模式AFM：X-Y向0.2nm，Z向0.1nm；DNA样品验证。
(5) 电流检测灵敏度≤10pA。
(6) 力检测灵敏度≤1pN。
(7) 预置隧道电流：1pA～50nA。
(8) 偏置电压：-10～+10V。
二、仪器主要功能可实现对薄膜、粉体、块状、纤维、生物样品等各种材质样品的表面形貌观察和对磁性样品的磁畴结构表征，并可对样品的粗糙度、颗粒度、剖面、膜厚等作出分析。
三、操作步骤1．扫描隧道显微镜（STM）操作步骤(1) 清洗剪刀、镊子、探针；剪针尖。
(2) 放针尖，把针尖架插入探头。
(3) 放样品到载物台（用镊子操作，注意不要让镊子碰到样品表面）。
(4) 打开电脑，开启控制箱电源。
(5) 打开软件，切换到在线工作模式。
(6) 调节机箱旋钮，设定初始值（设定点、针尖偏压在硬件状态栏中读数，反馈直接在旋钮上读数）：设定点（电流）1.5—2.0；偏压-0.15—0.25；反馈1.0—1.5。
(7) 手动粗调使样品靠近针尖。
注意门板上的警示字样！！！手动调节样品底座高度，用放大镜观察，针尖与样品距离为0.2-0.3mm最佳，注意不要有回调动作，观察“Z偏置”的指示条是否过头（过头则表明针尖撞上样品了）。
为保证结构刚性请上升完样品后锁住蝴蝶螺母。
原子力显微镜使用说明书
SII日本精工仪器操作说明书Nanopics NPX100M001 原子力显微镜大学机械与汽车精密制造工程实验室翻译1.1版本 1999年11月1.2版本 2000年9月在使用该仪器之前请认真阅读该操作手册并按里面的说明操作。
把该说明书放置在仪器旁边，当遇到仪器操作的问题时请参考之。
该产品的技术受国际交易控制法和国际贸易控制法的保护，未经日本政府权威机构的书面允许不得泄漏。
©1999,2000日本精工Seiko公司。
所有的权利都受保护未经许可不得复制该手册该说明书容改变不再通知前言感您选择了Nanopics产品。
该手册为使用注意事项和指导说明，将有助于您安全地使用本仪器，为了充分发挥该仪器的功能，请务必彻底地阅读操作说明书，必要时参考该说明书。
用途在操作该仪器之前请仔细阅读说明书的安全指南和警告标志，并按照说明书及仪器上所示的注意事项操作，以获得一个安全的使用环境。
保修该仪器的保修期为从交货之日起一年。
在该期间提供免费保修，但由于不按操作说明书操作而产生的损坏除外。
保修容的详细信息请参阅5.4节的保修部分。
用户登记为了方便使SII向您提供软件不断升级及维护服务通知，请返回Nanopics用户信息。
在该说明书有一用户登记卡，请按卡上的传真寄回。
若不寄回该卡则可能对该仪器的升级信息的通知及免费维修等带来不便，故建议您及时寄回。
安全指导为了正确使用该仪器，请注意以下事项1．在操作之前参考主要设备及附件的操作说明书，按照说明书上的指导要求操作，可保证操作的安全简便。
2．请把操作说明及安全指导书放在仪器旁边，以便于参考。
3．请注意仪器上的所有警告标志，参考后续部分的警告栏信息。
4．该仪器通过三根插线接地，为了避免触电请不要随意乱动或拔下接地线。
5．在修理设备的任何部件之前，请关掉所有的电源。
6．为了防止温升，在腔置有通风冷却扇，请不要取下或阻碍其运转。
7．为了避免触电类事件发生，请不要把您的手或身体其他部分靠近仪器的开关，特别是通风部分。
原子力显微镜使用说明书
原子力显微镜使用说明书1. 简介原子力显微镜（Atomic Force Microscope，简称AFM）是一种高分辨率的显微镜，广泛应用于材料科学、纳米技术等领域。
本使用说明书将详细介绍AFM的操作步骤和注意事项。
2. 准备工作在操作之前，请确保以下准备工作已完成：- 确保AFM设备已正确连接并接通电源。
- 检查样品台的清洁度，并确保样品已固定在样品台上。
- 打开AFM软件，并建立起与设备的连接。
3. 扫描模式选择AFM支持多种扫描模式，包括接触模式、非接触模式和磁力模式等。
根据实际需求选择合适的扫描模式，并进行相应设置。
4. 扫描参数设置扫描参数的设置对于获得高质量的扫描图像至关重要。
以下是常用的扫描参数及其设置建议：- 扫描速度：根据样品的特性和对扫描速度的要求，选择适当的数值。
- 扫描范围：根据需要观察的区域大小，设置扫描范围。
- 采样点数：增加采样点数可以提高图像的分辨率，但也会增加扫描时间。
5. 调整探针探针的调整是AFM操作中的关键步骤。
请按照以下步骤进行调整：- 将探针插入探针头，并确保固定牢固。
- 使用AFM软件中的调整功能，使探针与样品表面轻轻接触。
- 调整探针位置，使扫描范围内的区域清晰可见。
6. 开始扫描在确认准备工作和参数设置无误后，可以开始进行扫描操作：- 在AFM软件中点击“开始扫描”按钮。
- 观察扫描图像，确保图像清晰、无明显噪音和畸变。
7. 数据分析与处理扫描完成后，可以进行数据的进一步分析和处理：- 使用AFM软件提供的分析工具，对图像进行放大、平滑或滤波等处理。
- 导出数据或保存图像，以便后续的数据分析和报告撰写。
8. 注意事项- 操作时要轻拿轻放，避免对设备和样品造成损坏。
- 注意维护样品台的清洁，避免杂质对扫描结果的影响。
- 避免操作环境中的振动和电磁干扰，以确保扫描质量。
- 遵守使用原子力显微镜的标准操作规程和安全准则。
9. 故障排除在使用 AFM 过程中，可能会遇到一些常见的故障，请参考以下建议进行排除：- 如果扫描图像出现严重噪音或畸变，检查探针的固定情况，并重新调整探针。
日本精工SAP400原子力显微镜性能的改进
维普资讯
曩代仅■ （ ｗ ｍ ｄ ｒｉ ｔ ．ｒ．ａ ｗ ｗ． ｏｅｎ ｓｒ ｏｇ ｃ ） ｎ ｓ
操作都是 ＳＡ０ 说明书 中介绍的方法 ， Ｐ ４０ 只要谨慎操 进行这项改进时要对锁相放大器有比较深刻的
作就不会对仪器有任何不利的影响。在进行 电路连 接 时 ， 相放大 器 的接地 装 置要 和 Ｓ Ｉ８０ 锁 Ｐ３０ Ｎ的接 地 装置可靠连接。接触 ＳＩ ０ Ｎ控制器 及其 所有硬 Ｐ３ ０ ８
ｌＶ Ｏ 。但 ＳＩ ０Ｎ的这个输 出信号 是脉冲信号 ， Ｐ ８０ ３ 锁 相放大器 Ｓ ８０ Ｒ ３ 要求 的参考信号是 ，Ｌ电平方波或 ｒ Ｉ 正弦波， 可加 一个 简单 的 电路 使脉 冲信 号转变 成
， 方波 （ 图 １。其 电路 不必 另设 电源 ， ｒ 几 见 ） 可直 接取
子力显微镜为例 ， Ｓ ８０ 用 Ｒ ３ 型锁相放大器作原子力显 微镜的主信号放大器， 可大大提高它的灵敏度和图像 清晰度。其它公司或其它型号的原子力显微镜可参 照这种方法对其性能进行改进。 ＳＡ ０ Ｐ ４０的控制器 型号 是 ＳＩ８ｏ ， 它 的后 面 Ｐ３０ Ｎ 在
Ｈ ｋ ｚ０ １ｐ ／ ｚ ｔ Ｈ 。本文以 Ｓ Ａ ０ 型原 ｚ ｔ Ｈ 。． Ａ Ｈ ｋ ｚ ａ１ ３ ａ１ Ｐ 压 Ｉ
Ｓ ＮＱＡ Ｍ ＶＢ Ｄ 刚 Ｓ Ｍ Ｉ ＶＢ Ｆ ５ Ｍ Ｌ Ｓ ＭＭ
ＤＦ电压 １ 隧道电流
振动振幅 电压 振动振幅 电压
自 锁相放大器 的内部 电源 ， 电源 电压调至 ５ 将 Ｖ为
好 ，Ｒ ３ Ｓ ８０的输入参考信号灵敏度为 ４０ Ｙ一ｒＬ电 ０ｍ ， Ｉ 平。也可以不要参考信号 ， 让锁相放大器工作在 内 部振荡状态， 但这样会 降低锁相放大器的放大性能 和信噪比， 一般不推荐使用这种模式。
日本精工SPA-400原子力显微镜说明书(中文版)-D(E-3)EC CONTROLLER
编码:0903-ECX-003/9911N概要EC控制器（Electrochemical Controller）是追加在以SPI33800N Probe Station为核心的SPM系统中，使其能进行各种电化学测定（EAFM以及ESTM）的option adaptor。
连接在相应电化学测定的Unit✶和SPI3800N电气部分的中间。
EC控制器全图✷注：✶SPA400，SPA300，STA330等。
✷有时现货略有差异。
规格和构成关于EC控制器（SEC-370）规格，构成的说明。
→外观以及尺寸重量（如下所示）外观以及尺寸,重量正面盘POWER这是给EC 控制器提供电源的开关。
因使用自光式开关，处于On 的位置时，灯会点亮。
在SPI3800+STA330Unit+EC 控制器的系统中，无论是否进行电化学控制，请务必将电源开关打到On 位置。
若处于Off 位置的话，因不能检验tunnel 电流而不能正常靠近(Approach)，会损坏探 针和试样。
ALARM (报警灯) : SI该报警灯是为了确认试样的电化学电流是否进入了能检验的范围。
超过 能检验的范围 (换算为电压 10V)，灯会点亮。
灯点亮时，请按下述方法处理。
·(在“电流－电位曲线（试样）”或“电流－时间曲线”方式时),将“电流测定范围”的值增大。
→[电流-电位曲线(试样)]对话框 [电流-时间曲线]对话框·加大滤波器[ 7 SAMPLE]的值。
·确认各个电极是否浸在液体中。
·确认各个电极，连接和配线有无异常。
有时在将电源刚打到On 或EC 控制器和各个电极 (探针除外)没有互相连接(根据软件的设定)的情况下，灯会点亮，但这并非异常。
1ALARM (报警灯) : RE这是确认参照电极动作是否正常的报警灯。
相对于模拟地线[28A.GND]的参照电极的电位超过可控制范围时，灯会点亮。
灯点亮时，请做如下处理。
spa-400原子力显微镜使用说明
SPA-400原子力显微镜操作说明工作原理原子力显微镜是基于量子力学理论中的隧道效应发展起来的一项应用技术。
它使用一个尖锐的探针扫描试样的表面,通过检出及控制微传感探针与被测样表面之间力的相互作用对被测表面进行扫描测量,能够准确地获得被测表面的形貌或图像。
成像模式原子力显微镜成像操作模式主要有接触模式(contact mode) 和非接触模式(noncontact mode) ,即轻敲模式。
前者将针尖与样品间的力或距离设为一定值,记录z 方向扫描器的移动而获得样品的表面形态或样品的图像; 后者又称为动态力显微镜( dynamic force microscopy ,DFM),悬臂在z 方向驱动共振,控制振幅或相差,记录z 方向扫描器移动而成像,针尖与样品可以接触,也可以不接触,适于易形变的软物质如生物分子表面。
DFM成像时的引力弱于接触模式AFM 测量时的排斥力,不会破坏观察的分子或使其变形。
DFM模式中的针尖和生物聚合物之间的界面力约等于聚合物链和云母表面间的范德华引力,所以不需要特殊的方法把聚合物固定在基质上。
样品的要求原子力显微镜研究对象可以是有机固体、聚合物以及生物大分子等，样品的载体选择范围很大,包括云母片、玻璃片、石墨、抛光硅片、二氧化硅和某些生物膜等,其中最常用的是新剥离的云母片,主要原因是其非常平整且容易处理。
而抛光硅片最好要用浓硫酸与30%双氧水的7∶3 混合液在90 ℃下煮1h 。
利用电性能测试时需要导电性能良好的载体,如石墨或镀有金属的基片。
试样的厚度，包括试样台的厚度，最大为10 mm。
如果试样过重，有时会影响Scanner 的动作，请不要放过重的试样。
试样的大小以不大于试样台的大小（直径20 mm）为大致的标准。
稍微大一点也没问题。
但是，最大值约为40 mm。
如果未固定好就进行测量可能产生移位。
请固定好后再测定。
一、系统的启动将SPI 3800 N电气部分的正面板中央的电源开关打到ON的位置（处于ON的位置时，开关点亮）。
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上面
从正面看1）
安全开关
是给scanner加高压电（±200V）的ON/OFF开关。取下激光光头部分时，自动断开，以确保更换scanner等作业时的安全。
1.向UP一侧搬倒时，请充分注意不要让试样与Cantilever接触，有时会使试样及Cantilever发生损伤。
2.除紧急情况外，进入测定范围（force area/tunnel area）状态后请不要操作。
Scanner接线处
connector用来供给scanner驱动电压（最大±200V）的。与来自scanner的电缆（插头）相连。
操作激光光头旋钮时，一定要使Cantilever· 试样离开（retract）测定范围（force area/tunnel area）。不离开测定范围就操作，不仅会损伤Cantilever及试样，还会导致故障。
从正上方看到的安装状态1）
激光光头固定螺丝
是用于把激光光头部分固定在工作单元主体部分的螺丝。共有两个。装上激光光头时，一定要同时将其拧紧、固定。
大幅度重新设计Cantilever支架，同时实现了高刚性与使用的便利性。由于采用了触点式接点，进行DFM及STM测定1）时无需进行电缆连接。除此之外，因前面部分具有较大的开放空间，所以在更换试样时不用取下Cantilever支架也可进行。
具有优良隔音性能的防音罩（cover）。在试验室等苛刻的环境中，也能进行高分辨率的测定。
SIG connector
此connector是用于与电气部分之间数据等信号交换connector。根据各配件的连接状况，分别与下表所列connector连接。连接使用专用电缆。
配件
相应的connector
使用MM盘时
MM盘的USIG connector
使用SMM控制器时
SMM控制器的SIG 工作单元 connector
2.从connector上拔下后，请立即插入短路插头。如果不插入短路插头就会损伤激光光头部里的半导体激光。
EC connector
此connector是在进行电化学AFM/电化学STM测定，使EC样品槽（或密封样品槽）中的试样、对比电极及参照电极与EC控制器连接。还一并连接工作单元内的RE放大器（参照电极电位检出用缓冲放大器）。RE放大器的电源也从此处提供。用EC控制器专用电缆连接。
是本公司调整用微调电容器。
因不正确调整会使测定不能正确进行，所以请用户不要调整。
PZT connector
是用于连接SPI3800N电气部分与工作单元内的Scanner粗调机构/微调机构r。用专用电缆与SPI3800N电气部分的PZT connector相连接。
插入PZT connector或从其上拔下时一定要切断系统电源，若在接通状态下则会有触电危险，还会导致系统故障。
偏压线路转换开关
它是给试样加偏压（电压）时输入线路的转换开关。请根据测定方式正确设定。设定错误会导致测定不能正确进行
开关
输入线路
测定方式
WE
13 EC connector
电化学AFM1）
电化学STM1）
BIAS
11 SIG connector
其他方式2）
应该在BIAS侧，却打到了WF侧时······
千分表（X）
为使Cantilever对准试样的位置，使stage沿X方向（工作单元正面看上去的左右方向）移动的千分表。stage的移动量大约为±2.5mm。
操作前一定要离开测定范围（force area/tunnel area）。如果在进入测定范围的状态下操作，有时会损伤试样及Cantilever。
LASER X旋钮
对于cantilever来讲，它是调整激光照射位置的旋钮。转动旋钮，激光光点的位置沿X（左右）方向移动。
LASER Y旋钮
对于cantilever来讲，它是调整激光照射位置的旋钮。转动旋钮，激光光点的位置沿Y（前后）方向移动。
AFM/FFMcantilever支架（AFM支架）
标准附带数量：1
其他（包含通常时）
SPI3800N电气部分的SIG connector
在插入或取下时，请一定要切断系统电源。在接通的状态下插入或取下时，会引起故障。
HEAD connector
此connector用于与激光光头部交换信号。连接来自激光光头部的电缆（插头）
1.插入HEAD connector或从其上拔下时，一定要切断系统的电源，若在接通的状态，会引起故障。
注：1）有时现货略有不同。2）关于激光光头部分在另一项中说明。
Scanner升降开关
用手动控制调动Scanner的开关。只有把开关扳动时才动作。改变UP/DOWN可使Scanner上升或下降。速度为12秒/mm。
UP
试样向接近Cantilever方向移动。
DOWN
试样向远离Cantilever方向移动。
·进行STM测定1）时，
Cantilever与试样加不上偏压，就不会有电流通过。这不仅会使测定不正确，还会损伤试样及Cantilever。
·进行SMM测定1）和KFM测定1）时，
Cantilever与试样加不上偏压，有可能使approach及测定不能正确进行，也会损伤试样和Cantilever。
·进行AFM/同步电流测定时，
正面
从正面看1）2）
显示信号转换开关
切换[2 盘面仪表]中显示的信号种类的开关。可选择的信号有以下3种。
ADD
进入photo detector的全光量的电压
DIF
Cantilever挠曲方向上的差分输出电压
FFM
cantilever扭曲方向上的差分输出电压
盘面仪表
表示[1显示信号转换开关]所选择的信号值（单位:V）。
Cantilever与试样加不上偏压，就不会有电流通过。就不能测定电流。
应该在WE侧，却打到BIAS侧时······
·进行电化学AFM1）/电化学STM测定时，
试样与EC控制器未连接上，所以不能设定试样的电位。就不能进行正确的电化学控制。
注：1）使用自选件。2）AFM，DFM等原理上讲是没有必要给试样加偏压的测定方式，虽然即使是设定在WE侧，也无妨，但还是请尽可能设定在BIAS侧。
使用光学显微镜进行从正上方观察2）。光学显微镜图象被显示在显示器上，因此很容易进行激光光轴的调整及使Cantilever与试样位置相吻合。再有，SPA400工作单元中还新设置了小型光学显微镜。即使在防音罩闭合的状态下也可直接从其正上方观察。此外，还备有适合微分干涉图象测定等的主要用途的金相显微镜。
支持impact stage机能3）。用软件的操作，可以做到移动试样时不碰到工作单元。
使用标准型以外的光学显微镜时，在激光光头取下（如上图所示）的状态下，某些场合有必要使用impact stage机能。
此时用重物放到安全开关上，以便使scanner可以加上电压。控制载物台功能在scanner未被加上电压状态是不能进行的。
另外，光学显微镜也附带有重物。
注：1）有时现货略有不同。
触点式接点
标签是记有用于区别scanner的移动量（扫描范围）的封缄。例如，标准配备
安装好cantilever将其放到桌子等上面时，一定把上图所示的一面（安装cantilever的一侧）朝上放置，如果将此面冲下则会损伤cantilever。
标准配备件：20um型（数量：1）
（上）从上面看到的位置 （下）从正上方看到的位置
上图是标准配备的scanner，其他的scanner除长度与之不同外，其余几乎一样。
它是Cantilever支架与电气连接的接点。只有Cantilever支架固定在工作单元上才可连接。各接点用在下面测定的场合。
接 点
目 的
测定方式
A及B
导入共振信号
DFM/液下DFM
KFM
C
导出测定电流
STM
AFM/同步电流
电化学STM
接点被弄污就不能导通，有可能不能正确进行测量（STM及电化学STM测定中有可能损伤Cantilever）。这种情况下，可用占有少许酒精的棉棒把污物轻轻擦去。
对细节部分进行了重新设计，实现了更加小型化的工作单元。因而提高了耐用性，可稳定地进行高分辨测定。
为了实现更高速度的扫描，新开发了高刚性scanner。它与SPI3800Nprobe station的结合可有效抑制振荡，使高速化测量得以实现。
SPA400除标准装备了适用于从原子级分辨到20um的scanner之外，还可根据需要选用适合不同测量范围的scanner组。其更换的简易性优于SPA300。
从下面（安装到工作单元上后成为下侧部分）看
安装好cantilever将其放到桌子等上面时，一定把上图所示的一面（安装cantilever的一侧）朝上放置，如果将此面向下则会损伤cantilever。
DFMcantilever支下面部分）看到的状况
Code：0903–MHX–003/9911
概要
SPA400是在承袭了深受好评的SPA300优点的同时，以更高的分辨率、更好的可操作性、更快的扫描速度为目标而开发出的SPM 工作单元。成为SPI系列核心的多功能型标准工作单元，它具有下列特长。
对应多种测定方式。除AFM、FFM及DFM等标准功能外，采用装入不同配件的方法，可实现STM等多种SPM的测定。承袭了SPA300 [可简单进行各测定方式间的转换]的优点。
背面
从背面看1）2）
千分表（micrometer）（Y）
为使Cantilever对准试样位置，可使stage沿Y方向（工作单元正面看去的前后方向）移动的千分表。stage的移动量大约为±2.5mm。