扫描探针实验
扫描探针显微术
2、STM结构
针尖安放在压电陶瓷上，压电陶瓷可在 三维方向上移动。 隧道显微镜主体：针尖的平面扫描机构， 间距控制调节机构，隔振装置。 控制电路、计算机控制。
3、应用
STM对样品不产生损伤，在半导体、表 面物理、材料、化学、生物等方面获得 应用。
STM具有如下独特的优点：
1. 具有原子级高分辨率，STM 在平行于 样品表面方向上的分辨率分别可达 0．1 nm 和 0．01 nm，即可以分辨 出单个原子．
k0 h m(1 2 )
1V , 1 2 8eV , s 0.4nm, J 5 ´ 108 A / nm 2 UT
改变偏压或电极间距，观察隧道电流的 变化，就可得出电流电压隧道谱和电流---间 隙特性谱，它们隐含表面电子结构信息。
3、表面科学
扫描探针显微术最初主要用于表面科学 研究。固体表面附近的几个原子层内具 有许多与体内不同的性质。在表面附近， 在垂直于表面方向的晶体周期性发生中 断，作用于表面原子内外两侧的力失去 平衡，相应的电子密度分布也发生变化， 形成过渡层，从而产生新的物理、化学 性质。
1、 原理 STM不用光源，也不用透镜。 显微部件是一个细而尖的金属（如钨） 探针，工作原理是量子隧道效应。 由电流密度计算可知，J与极间距成指数 关系，极间距增加0.1纳米时，J改变一个 数量级。
原 理
当针尖在被测表面上方做平面扫描时，即使表 面仅有原子尺度的起伏，电流却有成十倍的变 化。--------通过测出电流变化，来反映表面起 伏。 1）针尖高度，为恒高度模式。（容易损坏针 尖）。 2）恒电流运行模式 把针尖安放在压电陶瓷上，控制电压，是针尖 在扫描中岁表面起伏上下移动，保持隧道电流 不变（即间距不变）
扫描探针显微分析
在不同的pH的溶液环境中使用轻敲模式得到 的高分子单链的原子力显微镜图（0.4 nm 厚）
苯乙烯/丁二烯嵌块共聚物
表面形貌像（左）不清晰，位相像（右）中苯乙烯 与丁二烯清晰地物相分離。（使用位相检测系统）
轻敲模式优缺点
高的水平分辨率 消除水平剪切力 更低的作用力避免损坏样品表面 但扫描速度较接触模式慢。
反馈系统：
将信号经由激光检测器取入之后，在反馈系统中会将 此信号当作反馈信号，作为内部的调整信号，并驱使 通常由压电陶瓷管制作的扫描器做适当的移动，以保 持样品与针尖保持合适的作用力。
原子力显微镜（ AFM ）便是结合以上三个部分来将 样品的表面特性呈现出来的：在原子力显微镜 （ AFM ）的系统中，使用微小悬臂（ cantilever ）来 感测针尖与样品之间的交互作用，测得作用力。这作 用 力 会 使 cantilever 摆 动 ， 再 利 用 激 光 将 光 照 射 在 cantilever的末端，当摆动形成时，会使反射光的位置 改变而造成偏移量，此时激光检测器会记录此偏移量， 也会把此时的信号给反馈系统，以利于系统做适当的 调整，最后再将样品的表面特性以影像的方式给呈现 出来。
AFM－Cantilever
SEM image of a cantilever and tip
Sketch of a chip with 2 triangular cantilevers
小球探针
单碳纳米壁管探针 直径0. 7～5 nm 长度约480 nm
位置检测部分：
当针尖与样品之间有了交互作用之后，会使得悬臂 (cantilever)摆动，所以当激光照射在cantilever的末端 时，其反射光的位置也会因为cantilever摆动而有所 改变，这就造成偏移量的产生。在整个系统中是依靠 激光光斑位置检测器将偏移量记录下并转换成电的信 号，以供控制器作信号处理。
扫描探针显微分析现代材料物理研究方法演示文稿
扫描电镜（ SEM）
6-10nm
高真空 高真空
室温 室温
场离子显微镜 （FIM）
原子级
超高真空
30-80K
无
100μm量级
接近SEM,但实际上为
小
样品厚度所限，一般
小于100nm
小
10mm (10倍时) 1μm (10000倍时)
有
原子厚度
此外，在技术本身，SPM具有的设备相对简单、体积小、价格便宜、对安装环境要求较低
▪ 在STM出现以后，又陆续发展了一系列工作原理相似的新型显微技术目 前以STM和AFM为代表的扫描探针显微技术，以其独特的性能引起了 世界各国科学家的极大兴趣和热情，在表面科学、材料科学、微电子学、
5 生命科学等研究领域获得了广泛的应用。
第五页，共53页。
扫描探针显微镜的一般原理
▪ 利用探针可研究材料表面的局域性质。让探针在样品表面进行扫描的同 时，进行精确的反馈控制就可获得材料表面性质的高分辨图像，扫描探 针系列显微镜就是根据这一原理发展起来的。
条件下，k与有效局部功函数Ф有关
Z
X
，可近似表示为
k = (2/h)(2mФ)1/2
m为电子质量，Ф为有效局部功函数 ，h为普朗克常数。
1199
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Sห้องสมุดไป่ตู้M 基本原理
I-s有指数关系： I ∝ exp[-2ks]
隧道电流在10－9－10－6 Å量级
当s增加Δs时： I ∝ exp[-2ks]·exp[-2kΔs]
经典力学
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STM 基本原理
▪ STM工作时，在样品和针尖间加一定电压，当样品与针尖的距离小于 一定值时，由于量子隧道效应，样品和针尖间产生隧道电流。在低温低 压下，隧道电流I可近似地表达为
电子探针实验报告
电子探针实验报告《电子探针实验报告》摘要：本实验利用电子探针技术对样品进行表面形貌和成分分析。
通过调节探针的位置和能量，我们成功地观察到了样品表面的微观结构和化学成分。
实验结果表明，电子探针技术是一种非常有效的表面分析方法，可以为材料研究和工程应用提供重要的信息。
引言：电子探针技术是一种利用高能电子束对样品表面进行扫描和分析的方法。
它具有高分辨率、高灵敏度和非破坏性等优点，被广泛应用于材料科学、化学、生物学等领域。
本实验旨在通过电子探针技术对样品进行表面形貌和成分分析，为学生提供实践机会，加深对该技术的理解和应用。
实验方法：1. 准备样品：选择不同的材料样品，如金属、陶瓷、聚合物等。
2. 调节仪器参数：根据样品的特性和分析需求，调节电子探针的加速电压、束流强度和探测器位置等参数。
3. 进行扫描分析：将样品放置在电子探针仪器上，通过控制电子束的位置和能量进行表面扫描和成分分析。
4. 数据处理和分析：根据实验结果，对样品的表面形貌和成分进行分析和解释。
实验结果：通过电子探针技术，我们成功地观察到了样品的表面形貌和成分。
在金属样品上，我们清晰地观察到了微观的晶粒结构和表面缺陷；在聚合物样品上，我们发现了不同区域的化学成分差异。
这些结果为我们提供了关于样品表面特性的重要信息，为材料研究和工程应用提供了参考。
结论：电子探针技术是一种非常有效的表面分析方法，具有高分辨率、高灵敏度和非破坏性等优点。
通过本实验，我们深入了解了电子探针技术的原理和应用，为今后的科研工作和工程实践提供了重要的参考和指导。
希望通过本实验，能够激发学生对科学研究和技术创新的兴趣，培养他们的实践能力和创新精神。
扫描探针显微镜实验教案
1.绪论
自有人类文明以来，人们就一直为探索微观世界的奥秘而不懈的努力。1674 年，荷兰人列文虎 克利用透镜对光线的折射发明了世界上第一台光学显微镜，并利用这台显微镜首次观察到了血红细 胞，从而开启了人类使用仪器来研究微观世界的纪元。光学显微镜的出现，开阔了人们的观察视野， 但是光的波动性产生的衍射效应，在可见光范围内光学显微镜的极限分辨率只能达到 300nm。而对微 观世界的研究，几百纳米的分辨率是远远不够的。1931 年德国科学家恩斯特·鲁斯卡利用电子透镜可 以使电子束聚焦的原理和技术，成功地发明了电子显微镜。电子显微镜一出现即展现了它的优势，电 子显微镜的放大倍数提高到上万倍，在电子显微镜下，可以看到细胞小的多的病毒，分辨率达到了 10-8 米。现代高分辨透射电子显微镜（transmission electron microscope,TEM）分辨率优于 0.3nm，晶 格分辨率可达 0.1~0.2nm，人们的视觉本领得到了进一步的延伸。
2.1 隧道效应 ............................................................................................................................................ 6 2.2 压电效应与压电扫描管........................................................................................ 6 2.3 隧道针尖 ........................................................................................................................................... 7 2.4 电子学控制系统 ................................................................................................................................ 7 2.5 扫描隧道显微镜的工作原理............................................................................................................. 8 2.6 用扫描隧道显微镜扫描导电光栅..................................................................................................... 9 2.7 实验思考题 ...................................................................................................................................... 10 3．原子力显微镜 ...........................................................................................................................................11 3.1 原子间作用力 ...................................................................................................................................11 3.2 原子力显微镜的硬件架构............................................................................................................... 12
扫描探针显微镜原理
扫描探针显微镜原理扫描探针显微镜（Scanning Probe Microscope，SPM）是一种通过扫描探测器表面的探针来获取样品表面形貌和性质的显微镜。
它的工作原理基于根据样品表面的形貌变化，通过探测器与样品表面之间的相互作用力测量来获得显微图像。
在扫描探针显微镜中，探测器通过一系列控制机构移动并探测样品表面的特征。
其中最常使用的探测器是探针，它通常是由纳米尺寸的针状探头构成，例如扫描电子显微镜中的原子力显微镜（Atomic Force Microscopy，AFM）和扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscopy，STM）。
在AFM中，探针通过控制探测器的位置，使得探针与样品表面保持一定的距离，并通过弹性变形或电力作用测量样品表面与探针之间的相互作用力。
这个相互作用力的变化可以通过探测器的位置和力传感器来测量，从而得到样品表面形貌的信息。
通过扫描探针与样品表面的相对运动，可以逐点测量并构建出样品表面的三维形貌图像。
在STM中，探针与样品之间的相互作用力主要是电荷之间的库仑作用力。
当探针和样品表面之间存在一定的电压差时，电子会通过隧道效应穿过探针与样品之间的空隙，形成隧道电流。
根据隧道电流的强度，可以推断出样品表面的形貌信息。
通过调整电压和探针的位置，可以扫描整个样品表面，并获得高分辨率的原子级图像。
与传统的光学显微镜相比，扫描探针显微镜具有更高的分辨率和更强的表面灵敏度。
它不依赖于样品的透明性或反射性，可以用于观察各种类型的样品，包括生物样品、纳米材料和表面结构复杂的材料等。
因此，扫描探针显微镜在材料科学、生物学和纳米技术等领域具有广泛的应用前景。
扫描探针显微镜(SPM)原理简介及操作(修正版)
扫描探针显微镜（SPM）原理简介庞文辉 2012.2.22一、SPM定义扫描探针显微镜（Scanning Probe Microscope，SPM）是扫描隧道显微镜及在扫描隧道显微镜的基础上发展起来的各种新型探针显微镜（原子力显微镜AFM,激光力显微镜LFM，磁力显微镜MFM等等）的统称，包括多种成像模式，他们的共同特点是探针在样品表面扫描，同时针尖与样品间的相互作用力被记录。
SPM的两种基本形式：1、扫描隧道显微镜（Scanning Probe Microscope,STM）2、原子力显微镜（Atomic Force Microscope,AFM）AFM有两种主要模式：●接触模式（contact mode）●轻敲模式（tapping mode）SPM的其他形式：●侧向摩擦力显微术（Lateral Force Microscopy）●磁场力显微镜（Magnetic Force Microscope）●静电力显微镜（Electric Force Microscope）●表面电势显微镜（Surface Potential Microscope）●导电原子力显微镜（Conductive Atomic Force Microscope）●自动成像模式（ScanAsyst）●相位成像模式（Phase Imaging）●扭转共振模式（Torisonal Resonance Mode）●压电响应模式（Piezo Respnance Mode）●……二、STM原理及应用基于量子力学中的隧穿效应，用一个半径很小的针尖探测被测样品表面，以金属针尖为一电极，被测固体表面为另一电极，当他们之间的距离小到1nm左右时，形成隧道结，电子可从一个电极通过量子隧穿效应穿过势垒到底另一个电极，形成隧穿电流。
在极间加很小偏压，即有净隧穿电流出现。
隧穿电流与两极的距离成指数关系，反馈原理是采用横流模式，当两极间距不同（电流不同），系统会调整Z轴的位置从而成高度像。
扫描隧道显微镜实验报告
一、实验目的1.采用探针扫描显微镜进行微纳米级表面形貌测量。
2。
了解扫描探针显微镜的工作原理并熟悉原子力显微镜的操纵。
二、实验设备原子力显微镜、光盘块、装有SPM Console在线控制软件和Image后处理软件的计算机。
三、实验基础原子力显微镜（Atomic Force Microscope ，AFM）,一种可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器。
原子力显微镜的基本原理是：将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定，另一端有一微小的针尖，针尖与样品表面轻轻接触，由于针尖尖端原子与样品表面原子间存在极微弱的排斥力，通过在扫描时控制这种力的恒定,带有针尖的微悬臂将对应于针尖与样品表面原子间作用力的等位面而在垂直于样品的表面方向起伏运动。
利用光学检测法或隧道电流检测法，可测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化，从而可以获得样品表面形貌的信息.激光检测原子力显微镜(Atomic Force Microscope Employing Laser Beam Deflection for Force Detection, Laser-AFM)——扫描探针显微镜家族中最常用的一种为例，其工作原理如图1所示。
二极管激光器（Laser Diode）发出的激光束经过光学系统聚焦在微悬臂（Cantilever）背面，并从微悬臂背面反射到由光电二极管构成的光斑位置检测器(Detector）.在样品扫描时，由于样品表面的原子与微悬臂探针尖端的原子间的相互作用力，微悬臂将随样品表面形貌而弯曲起伏，反射光束也将随之偏移，因而，通过光电二极管检测光斑位置的变化，就能获得被测样品表面形貌的信息。
在系统检测成像全过程中，探针和被测样品间的距离始终保持在纳米（10e-9米）量级，距离太大不能获得样品表面的信息，距离太小会损伤探针和被测样品，反馈回路（Feedback)的作用就是在工作过程中，由探针得到探针-样品相互作用的强度,来改变加在样品扫描器垂直方向的电压，从而使样品伸缩，调节探针和被测样品间的距离,反过来控制探针样品相互作用的强度,实现反馈控制。
利用扫描探针显微镜扫描V型纳米金刚石刀刃的方法
0引言扫描探针显微镜是一种研究材料表面结构的分析仪器,有多种工作模式,包括扫描隧道显微镜、原子力显微镜、横向力显微镜、磁力显微镜、静电力显微镜等等。
原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)是一种表面成像技术,由Binning 等人在描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope,STM)的基础上开发出的一种新型的、具有分子与原子级分辨率的显微镜。
由于原子力显微镜分辨率可以达到0.2nm,纵向分辨率可以达到0.1nm,且制样简单,是人类观察微观世界很好的工具,自其问世以来,这一检测技术广泛应用于物理、化学、生物、材料等领域[1-3]。
原子力显微镜的工作模式是以探针与样品之间的作用力形式来分类的。
主要有以下3种工作模式:接触模式,非接触模式和轻敲模式。
接触模式是探针与样品紧密接触,并在样品表面滑动,靠探针与样品之间的排斥力来获得表面图像。
非接触模式是探针始终不与样品接触。
轻敲模式是探针与样品进行间歇式接触,又被称为间歇式接触模式。
在大气环境中,当探针与样品不发生接触时,弹性微悬臂是以最大振幅进行自由振荡;当探针与样品表面发生间歇式接触时,尽管压电陶瓷片以同样的能量激发弹性微悬臂振荡,但是空间阻碍作用会使得弹性微悬臂的振幅减小,通过反馈系统可以控制弹性微悬臂的振幅保持恒定值,根据反馈信号的变化可以得到样品表面的形貌信息。
V 型纳米金刚石刀刃刀是精度高、稳定性好超硬材料刀具,具有极高的耐磨性,其尖圆弧半径达到纳米级,表面粗糙度高达1nm,其锋利度与超精密切削技术有着密切的关系[4],对于刃口的锋利度的表征成为检验纳米金刚石刀刃性能的一个重要指标。
一般基于原子力显微镜检测的样品,表面起伏不能超过3微米,在检测过程中能够较为容易的聚焦到所测样品的表面。
而对于具有特殊形状的样品,特别是在显微镜光学系统视野无法观测的纳米级金刚石刀刃来讲,其刀刃的位置不能清晰成像,如果按照一般成像操作,针尖与样品之间的距离太小,会造成探针在下针后会出现频繁跳针现象,不能真实反映纳米级尖锐样品的表面形貌,进而影响其他样品的参数结果。
(精选)扫描探针显微镜实验报告
扫描探针显微镜【目的要求】1.学习和了解扫描探针显微镜的结构和原理；2.把握扫描探针显微镜的模式之一---扫描隧道显微镜的操作和调试进程，并以之来观看样品的表面形貌；3.学习用运算机软件来处置原始数据图像。
【仪器用具】扫描探针显微镜、针尖、运算机、光栅样品【原理】扫描探针显微镜是继光学显微镜和电子显微镜进展起来后的第三代显微镜。
80年代初期，IBM公司苏黎世实验室的和发明了扫描隧道显微镜，它的分辨率达到纳米。
STM的诞生，令人类第一次在实空间观测到了原子，并能够在超高真空超低温的状态下操纵原子。
在STM的基础上，又发明了原子力显微镜、磁力显微镜、近场光学显微镜等等，这些显微镜都统称扫描探针显微镜。
因为它们都是靠一根原子线度的极细针尖在被研究物质的表面上方扫描，检测搜集针尖和样品间的不同物理量，以此取得样品表面的形貌图像和一些有关的电化学特性。
如：扫描隧道显微镜检测的是隧道电流，原子力显微镜镜测试的是原子间彼此作使劲等等。
光学显微镜和电子显微镜都称之为远场显微镜，因为相对来讲样品离成像系统有比较远的距离。
成像的图像好坏大体取决于仪器的质量。
而扫描探针显微镜的工作原理是基于微观或介观范围的各类物理特性，探针和样品之间只有2-3埃的距离，会产生彼此的作用，是一种彼此阻碍的耦合体系。
咱们称它为近场显微镜。
它的成像质量不单单取决于显微镜本身，专门大程度上受样品本身和针尖状态的阻碍。
因此，咱们在利用这一类的仪器时，要想取得好的图像，关键是要学会分析判定各类图像及现象的产生缘故，然后通过调整参数，取得相对好的图像。
2. 扫描探针显微镜的大体结构(1) 减振系统是仪器有效取得原子图像的必要保证。
有效的振动隔离是STM达到原子分辨率所严格要求的一个必要条件，STM原子图像的典型起伏是埃，所之外来振动的干扰必需小于埃。
有两类振动是必需隔离的：振动和冲击。
振动一样是重复性和持续性的，而冲击那么是瞬态转变的，在二者当中，振动隔离是最要紧。
扫描探针显微镜实验报告
实验报告课程名称电镜技术成绩姓名学号实验日期2013.4.24 实验名称扫描探针显微镜指导教师一、实验目的与任务1.了解扫描电镜的发展历程及分类2.学习并了解扫描探针显微镜的结构及原理3.掌握扫描探针显微镜的操作步骤4.了解扫描探针显微镜的应用二、实验基本原理1.扫描探针显微镜的发明背景1982年，国际商业机器公司苏黎世实验室的葛·宾尼博士和海·罗雷尔博士及其同事们共同研制成功了世界第一台新型的表面分析仪器——扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscope,以下简称STM）。
在STM出现以后，又陆续发展了一系列工作原理相似的新型显微技术，包括原子力显微镜（Atomic Force Microscope,以下简称AFM）、横向力显微镜（Lateral Force Microscope,以下简称LFM）等，这类基于探针对被测样品进行扫描成象的显微镜统称为扫描探针显微镜（Scanning Probe Microscope,以下简称SPM）。
2.STM概述（1）STM出现的意义STM的出现使人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物理、化学性质。
STM不仅具有很高的空间分辨率（横向可达0.1nm，纵向优于0.01nm），能直接观察到物质表面的原子结构；而且还能对原子和分子进行操纵，从而将人类的主观意愿施加于自然。
可以说STM是人类眼睛和双手的延伸，是人类智慧的结晶。
（2）STM的优点具有原子级高分辨率；可实时地得到在真实空间中表面的三维图象；可观察单个原子层的局部表面结构；可在真空、大气、常温等不同环境下工作，甚至可将样品浸在溶液中，并且探测过程对样品无损伤；配合扫描隧道谱STS(Scanning Tunneling Spectroscopy)可以得到有关表面电子结构的信息；利用针尖可以搬迁和操纵单个原子。
（3）STM 的局限性在STM的恒流工作模式下，有时它对样品表面微粒之间的某些沟槽不能够准确探测，与此相关的分辨率较差。
扫描探针显微镜解析
STM－引言 发展历史
1982 年 ， IBM 公 司 苏 黎 世 实 验 室 的 G.Binnig 和 H.Rohrer共同研制成功了世界第一台新型的表面分析仪 器——扫描隧道显微镜STM。它的问世，使人类第一次 能够实时地观察到原子在物质表面的排列状态和与表面 电子行为有关的物理化学性质，对表面科学、材料科学 、生命科学和微电子技术的研究有着重大的意义和广阔 的应用前景，被科学界公认为是表面科学和表面现象分 析技术的一次革命。为此，他们与电子显微镜的创制者 E.Ruska一起荣获1986年诺贝尔物理奖。
性结构;光学显微镜和SEM的分辨率不足以分辨出表 面原子
高分辨TEM主要用于薄层样品的体相和界面研究 FEM和FIM只能探测在半径小于100nm的针尖上 的原子结构和二维几何性质，且制样技术复杂，可 用来作为样品的研究对象十分有限； X射线光电子能谱(ELS)等只能提供空间平均的电 子结构信息 上述一些分析技术对测量环境也有特殊要求，例如 真空条件等。
图1 AFM原理图
1 检测系统 悬臂的偏转或振幅改变可以通过多种方法检测
，包括：光反射法、光干涉法、隧道电流法、电 容检测法等。目前AFM系统中常用的是激光反射 检测系统，它具有简便灵敏的特点。激光反射检 测系统由探针、激光发生器和光检测器组成.
2 探针 探针是AFM检测系统的关键部分．它由悬臂和
第一台STM和AFM
扫描隧道显微镜
原子力显微镜
SPM概述－各类显微镜的比较
透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、场电子显微镜 （FEM ）、场离子显微镜（FIM）、低能电子衍射（LEED）、俄歇谱仪 （AES）、光电子能谱（ESCA）、电子探针
局限性： LEED及X射线衍射等衍射方法要求样品具备周期
-扫描探针显微分析技术(共34张PPT)
位置检测部分
在原子力显微镜/AFM的系统中，当针尖 与样品之间有了交互作用之后，会使得悬 臂cantilever摆动，所以当激光照射在微 悬臂的末端时，其反射光的位置也会因为 悬臂摆动而有所改变，这就造成偏移量的 产生。在整个系统中是依靠激光光斑位置 检测器将偏移量记录下并转换成电的信号 ，以供SPM控制器作信号处理。
原子力显微镜/AFM便是结合以上三个部分来将样品 的表面特性呈现出来的：在原子力显微镜/AFM的系 统中，使用微小悬臂（cantilever）来感测针尖与样 品之间的相互作用，这作用力会使微悬臂摆动，再
20世纪三十年代早期卢斯卡（E.
图5溅射过程中，不同厚度的透明导电涂层ITO的表面形貌像
三种观察原子的方法比较
空间分辨率 样品制备测量 条件 结构信息
图像
TEM 1--10Ǻ 超薄切片真空
2维
直观
X—衍射
STM/AFM
1Ǻ
结晶样品mg级 量
平均结构参数 ， 三维内部结构
拟合、重构
1 Ǻ（Z：0.1 Ǻ ）
反馈系统
在原子力显微镜/AFM的系统中，将信号经由激光检测器取入 之后，在反馈系统中会将此信号当作反馈信号，作为内部的 调整信号，并驱使通常由压电陶瓷管制作的扫描器做适当的 移动，以保持样品与针尖保持一定的作用力。
AFM系统使用压电陶瓷管制作的扫描器精确控制微小的扫描 移动。压电陶瓷是一种性能奇特的材料，当在压电陶瓷对称 的两个端面加上电压时，压电陶瓷会按特定的方向伸长或缩 短。而伸长或缩短的尺寸与所加的电压的大小成线性关系。 也就是说，可以通过改变电压来控制压电陶瓷的微小伸缩。 通常把三个分别代表X，Y，Z方向的压电陶瓷块组成三角架 的形状，通过控制X，Y方向伸缩达到驱动探针在样品表面扫 描的目的；通过控制Z方向压电陶瓷的伸缩达到控制探针与样 品之间距离的目的。
扫描探针显微镜
扫描探针显微镜（SPM ）原理一、 描隧道显微镜STM 原理扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope)的工作原理是基于量子力学中的隧道效应。
对于经典物理学来说，当一个粒子的动能E 低于前方势垒的高度0V 时，他不可能越过此势垒，即透射系数等于零，粒子将完全被弹回。
而按照量子力学的计算，在一般情况下，其透射系数不等于零，也就是说，粒子可以穿过比它能量更高的势垒(如图1)，这个现象称为隧道效应。
隧道效应是由于粒子的波动性而引起的，只有在一定的条件下，隧道效应才会显著。
经计算，透射系数T 为：由式(1)可见，T 与势垒宽度a ，能量差)(0E V -以及粒子的质量m 有着很敏感的关系。
随着势垒厚(宽)度a 的 增加，T 将指数衰减，因此在一般的宏观实验中，很难观察到粒子隧穿势垒的现象。
扫描隧道显微镜的基本原理是将原子线度的极细探针和被研究物质的表面作为两个电极，当样品与针尖的距离非常接近 (通常小于1nm) 时，在外加电场的作用下，电子会穿过两个电极之间的势垒流向另一电极。
隧道电流I 是电子波函数重叠的量度，与针尖和样品之间距离S 以及平均功函数Φ有关：式中b V 是加在针尖和样品之间的偏置电压，平均功函数)(222000)(16E V m a e V E V E T ---≈ )2()exp(21S A V I b Φ-∝)1()(2121Φ+Φ=Φ，1Φ和2Φ分别为针尖和样品的功函数，A 为常数，在真空条件下约等于1。
隧道探针一般采用直径小于1nm 的细金属丝，如钨丝、铂-铱丝等，被观测样品应具有一定的导电性才可以产生隧道电流。
由式(2)可知，隧道电流强度对针尖和样品之间的距离有着指数依赖关系，当距离减小0.1nm ，隧道电流即增加约一个数量级。
因此，根据隧道电流的变化，我们可以得到样品表面微小的高低起伏变化的信息，如果同时对x ，y 方向进行扫描，就可以直接得到三维的样品表面形貌图，这就是扫描隧道显微镜的工作原理。
扫描探针显微镜基本操作
扫描探针显微镜基本操作练习一、实验目的（1）了解扫描探针显微镜的组成及测试的基本原理；（2）了解仪器设备的具体的技术指标参数；（3）学会仪器设备的具体操作步骤；（4）学会设置软件中的各个参数，并知道各个参数对采集样品的影响；（5）学会分析AFM图像。
二、实验设备CSPM-3000 扫描探针显微镜系统1、底座，2、检测头，3、观察窗，4、样品检测位置X（左右）方向调节螺杆，5、样品检测位置Y（前后）方向调节螺杆，6、激光光斑X（左右）方向调节螺杆，7、激光光斑Y （前后）方向调节螺杆，8、光斑位置检测器(PSD)垂直调节螺杆，9、光斑位置检测器(PSD)水平调节螺杆，10、探针支架把手， 11、扫描器Vz 电压（控制样品上下伸缩）监视表，12、检测头-底座连接线，13、探头-主控机箱连接电缆D型插座。
Laser-AFM探头(左：正面，右：背面)三、实验注意事项实验注意事项：（1）在激光开启后不可用眼睛直视光束！（2）开关顺序①在控制计算机系统启动并进入SPM在线控制软件后，方可打开电子控制机箱的电源；②在关闭电子控制机箱的电源后，方可退出SPM在线控制软件。
③任何连线及配件的插拔和更换都必须先关闭电子控制机箱的电源后方行！（3）系统工作时禁止搬动探头四、实验步骤样品固定（1）将样品用双面胶粘在样品台上；（2）打开计算机，运行并进入SPM Console实时控制软件，打开主控机箱的电源开关；主控电源（3）打开样品逼近窗口，选“样品退回”页面，按“退回样品”按钮，使扫描器下降，直至样品检测面略低于底座的上面板；（4）用镊子夹住已粘好样品的样品台，小心放到磁吸样品台，样品台会被扫描器顶部的强磁体吸住，小心挪动样品台，使样品被测区居中央位置；•调节光路：（1）选择控制模式为“接触”，单击“激光”键，打开激光器电源；打开激光光斑窗口；（2）调整激光光斑X方向调节螺杆和Y方向调节螺杆，使激光束聚焦照射在在V形悬臂背面前端。
讲义实验四：扫描探针显微镜(扫描隧道显微镜)
可以产生隧道电流。
2．压电效应与压电扫描管
所谓压电效应是指某种类型的晶体在受到机械力发生形变时会产生电场，或给晶体加一
电场时晶体会产生物理形变的现象。许多化合物的单晶，如石英等都具有压电性质，但目前
广泛采用的是多晶陶瓷材料，例如钛酸锆酸铅[Pb(Ti,Zr)O3](简称 PZT)和钛酸钡等。当在压
电陶瓷加上对称电压时，压电陶瓷会按特定的方向伸长或缩短，也就是说，可以通过改变电
隧道效应是由于粒子的波动性而引起的，只有在一定的条件下，隧道效应才会显著。经 计算，透射系数 T 为：
( ) T ≈ 16E V0 − E
− 2a
eh
2m(V0 −E )
V0
（4-1）
由式(1-1)可见，T 与势垒宽度a，能量差(V0 − E) 以及粒子的质量m 有着很敏感的关系。 随着势垒厚(宽)度a 的增加，T 将指数衰减，因此在一般的宏观实验中，很难观察到粒子隧 穿势垒的现象。
再次，SPM 的使用环境宽松。电子显微镜等仪器对工作环境要求比较苛刻，样品必须 安放在高真空条件下才能进行测试。而 SPM 既可以在真空中工作，又可以在大气中、低温、 常温、高温，甚至在溶液中使用。因此 SPM 适用于各种工作环境下的科学实验。
SPM 的应用领域是宽广的。无论是物理、化学、生物、医学等基础学科，还是材料、 微电子等应用学科都有它的用武之地。利用 STM 针尖，可实现对原子和分子的移动和操纵， 这为纳米科技的全面发展奠定了基础。SPM 的价格相对于电子显微镜等大型仪器来讲是较
会伸展或收缩(由电压的正负和压电陶瓷的极化方向决定)，导致陶瓷管向垂直于管轴的方向
弯曲。通过在相邻的两个电极上按一定顺序施加电压就可以实现在 x-y 方向的相互垂直移
扫描探针显微镜实验
扫描探针显微镜实验实验目的1、学习和了解并掌握扫描探针显微镜的工作原理和仪器结构；2、观测和验证量子力学中的隧道效应以及原子间相互作用力；3、学习扫描探针显微镜的操作和调试过程，并以之来观测样品的表面形貌；4、学习使用计算机软件Imager 4.6 处理原始图象数据。
实验原理：在科学发展史上直接观察原子、分子一直是人们长期以来梦寐以求的愿望。
1982年IBM 公司瑞士苏黎士研究实验室的葛·宾尼（Gerd Bining）和海·罗雷尔（Heinrich Roher）研制出一种新型显微镜--扫描隧道显微镜（Scanning Tunnelling Microscope，简称STM），终于使这一愿成为现实。
这种新型显微仪器的诞生，使人类能够实时地观测到原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物理化学性质，对表面科学、材料科学、生命科学以及微电子技术的研究有着重大意义和广泛的应用前景。
被国际科学界公认为20世纪80年代世界十大科技成就之一。
为表彰STM的发明者们对科学研究所作出的杰出贡献，宾尼和罗雷尔两位科学家与电子显微镜的创制者ERrska教授一起被授予1986年诺贝尔物理奖。
原子的概念至少可以追溯到一千年前的德莫克利特时代，但在漫长的岁月中，原子还只是假设而并非可观测到的客体. 人的眼睛不能直接观察到比10-4 m更小的物体或物质的结构细节，光学显微镜使人类的视觉得以延伸，人们可以观察到像细菌、细胞那样小的物体，但由于光波的衍射效应，使得光学显微镜的分辨率只能达到10-7 m电子显微镜的发明开创了物质微观结构研究的新纪元，扫描电子显微镜（SEM ）的分辨率为10-9 m ，而高分辨透射电子显微镜（HTEM ）和扫描透射电子显微镜STEM ）可以达到原子级的分辨率——0.1nm ，但主要用于薄层样品的体相和界面研究，且要求特殊的样品制备技术和真空条件．场离子显微镜（FIM ）是一种能直接观察表面原子的研究装置，但只能探测半径小于 100 nm 的针尖上的原子结构和二维几何性质，且样品制备复杂，可用来作为样品的材料也十分有限. X 射线衍射和低能电子衍射等原子级分辨仪器，不能给出样品实空间的信息，且只限于对晶体或周期结构的样品进行研究．扫描隧道显微镜的问世使得人类直接观测微观世界的大门被打开。
扫描电镜组织观察及电子探针的应用
扫描电镜组织观察及电子探针的应用一、实验目的1. 了解扫描电镜的结构及工作原理。
2．通过实际分析, 明确扫描电镜和电子探针仪的用途。
二、结构与工作原理简介1.扫描电子显微镜(Scanning Electronic Microscopy, SEM)扫描电子显微镜(是介于透射电镜和光学显微镜之间的一种微观性貌观察手段, 扫描电镜的优点是, ①有较高的放大倍数, 20-30万倍之间连续可调；②有很大的景深, 视野大, 成像富有立体感, 可直接观察各种试样凹凸不平表面的细微结构；③试样制备简单。
目前的扫描电镜都配有X射线能谱仪装置, 这样可以同时进行显微组织性貌的观察和微区成分分析, 因此它像透射电镜一样是当今十分有用的科学研究仪器。
扫描电子显微镜是由电子光学系统, 信号收集处理、图象显示和记录系统, 真空系统三个基本部分组成。
其中电子光学系统包括电子枪、电磁透镜、扫描线圈和样品室。
扫描电子显微镜中的各个电磁透镜不做成相透镜用, 而是起到将电子束逐级缩小的聚光作用。
一般有三个聚光镜, 前两个是强磁透镜, 可把电子束缩小；第三个透镜是弱磁透镜, 具有较长的焦距以便使样品和透镜之间留有一定的空间, 装入各种信号接收器。
扫描电子显微镜中射到样品上的电子束直径越小, 就相当于成相单元的尺寸越小, 相应的放大倍数就越高。
扫描线圈的作用是使电子束偏转, 并在样品表面做有规则的扫动。
电子束在样品上的扫描动作和显相管上的扫描动作保持严格同步, 因为它们是由同一个扫描发生器控制的。
电子束在样品表面有两种扫描方式, 进行形貌分析时都采用光栅扫描方式, 当电子束进入上偏转线圈时, 方向发生转折, 随后又有下偏转线圈使它的方向发生第二次转折。
发生二次偏转的电子束通过末级透镜的光心射到样品表面。
在电子束偏转的同时还带用逐行扫描的动作, 电子束在上下偏转线圈的作用下, 在样品表面扫描出方形区域, 相应地在样品上也画出一帧比例图像。
实验三 扫描探针显微镜的构造及形貌分析
实验三 扫描探针显微镜的构造及形貌分析一、目的要求1.了解扫描探针显微镜的结构和构成以及其所包含的功能2.了解扫描探针显微镜的实验条件3.掌握扫描探针显微镜的成像原理及成像条件4.掌握扫描探针显微镜的样品前处理5.学会分析扫描探针显微镜的数据结果二、扫描探针显微镜的基本结构和工作原理1.扫描探针显微镜的基本结构扫描探针显微镜大体由探针、激光光路，扫描头、反馈与扫描控制电路，与数据采集和显示系统组成。
⑴探针：探针是扫描探针显微镜中探测样品表面信息的一个探头，其末端半径非常小。
扫描探针显微镜为一个有弹性很好的水平微悬臂支撑的金字塔型晶体针尖，一般在扫描探针工作的时候，针尖末端距离样品表面的距离只有几个埃左右，其与样品之间的相互作用力为范德华作用力，随着距离的变化迅速衰减。
四象限光电位置探测器实际由四个光电探测器组成，每个探测器为一个象限；当激光灯打在四象限位置探测器上，每一个象限将会接收到光信号，并且将一定强度的光信号转换为相应大小的电信号，通过四个象限的光强之差的大小，可探知光斑中心的位置，其中上两个象限（A 和B ）与下两个象限（C 和D ）的相对光强差（DIF 值）的大小代表了光斑在垂直方向上偏离中心的偏离量。
表示了悬臂的垂直弯曲量，左象限（B 和C ）与右象限（A 和D ）相对光强差（FFM 值）代表光斑水平偏离中心的偏离量，表示悬臂的横向扭曲量。
其探测针尖悬臂形变的原理为：整个激光光路系统是一个光杠杆放大器，当针尖与样品间的距离边小时，其相互作用力变大，导致针尖悬臂产生微小的形变。
针尖的微小形变导致了由针尖反射到检测器（四象限探测器）的激光光斑中心发生了偏移，由于整个光路的长度是针尖悬臂长度的几百到上千倍，所以整个光路将针尖微小的形变放大了上千倍，所以整个光路将针尖微小的形变放大了上千倍，达到了微米级四象限探测器可以将光斑中心离距离探测器中心的距离线性的 B A C D转化成电压，并且这种微米级的光斑移动可以被四象限检测器轻易检测到。
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近代物理实验报告实验题目：扫描探针显微镜指导老师：杨晓梅学院：物理电气信息学院班级：09级物理师范二班姓名：马林（12009243956）孟小龙（12009243945）扫描探针显微镜【目的要求】1.学习和了解扫描探针显微镜的结构和原理；2.掌握扫描探针显微镜的模式之一---扫描隧道显微镜的操作和调试过程，并以之来观察样品的表面形貌；3.学习用计算机软件来处理原始数据图像。
【仪器用具】扫描探针显微镜、针尖、计算机、光栅样品【原理】1. 扫描探针显微镜的基本结构(1) 减振系统是仪器有效得到原子图像的必要保证。
有效的振动隔离是STM达到原子分辨率所严格要求的一个必要条件，STM原子图像的典型起伏是0.1埃，所以外来振动的干扰必须小于0.05埃。
有两类振动是必须隔离的：振动和冲击。
振动一般是重复性和连续性的，而冲击则是瞬态变化的，在两者之中，振动隔离是最主要。
通常采用悬吊来隔离振动。
(2)头部探测系统由支架、针尖驱动机构（扫描器）、针尖和样品组成，是仪器的工作执行部分。
①.扫描系统扫描系统包括扫描器和针尖块。
扫描器使用4象限压电陶瓷管，采用样品扫描方式。
针尖块中密闭着前置放大器，通过引线将放大后的信号送至电子学控制箱。
针尖块的设计使用了专利技术—智能针尖连接结构。
在进行不同工作模式之间的转化时，用户只需将我们提供的安装不同种类探针的针尖块插入针尖架中即可。
系统会自动识别当前针尖的种类，并将软件切换到相应的工作模式。
②.驱进系统驱进调节机构主要用于粗调和精细调节针尖和样品之间的距离。
利用两个精密螺杆手动粗调，配合步进马达（可以手控也可计算机控制调节），先调节针尖和样品距离至一较小间距（毫米级，），然后用计算机控制步进马达，使间距从毫米级缓慢降至纳米级（在有反馈的情形下），进入扫描状态。
退出时反之。
③.支架：支架主要用于固定驱进系统以及与减震系统的连接。
(3)电子学控制系统是仪器的控制部分，主要实现形貌扫描的各种预设的功能以及维持扫描状态的反馈控制系统。
包括：①.前置放大器：安装在头部针尖块内；②.头部电路接口：安装在头部支座内；③.电子学控制箱：包括前面板、后面板和线路控制部分；④.马达驱动电路：安装在头部支座内，用于手动/计算机自动控制马达的进退，即针尖脱离或趋进样品；AD/DA多功能卡：安装在电子控制机箱内。
(4)计算机软件系统：是人机交互操作的主要界面，完成实时的控制、数据的获取和处理，以及数据的分析处理和输出。
头部系电子学控制计算机3. 扫描探针显微镜的工作模式之一---扫描隧道显微镜的基本原理STM的工作原理是基于量子力学中的隧道效应。
对于经典物理学来说，当一个粒子的动能E低于前方势垒的高度0V时，他不可能越过此势垒，即透射系数等于零，粒子将完全被弹回。
而按照量子力学的计算，在一般情况下，其透射系数不等于零，也就是说，粒子可以穿子的波动性而引起的，只有在一定的条件下，隧道效应才会显著。
图2 量子力学中的隧道效应扫描隧道显微镜是将原子线度的极细探针和被研究物质的表面作为两个电极，当样品与针尖的距离非常接近 (通常小于1nm) 时，在外加电场的作用下，电子会穿过两个电极之间的势垒流向另一电极。
由于隧道电流(纳安级)随距离而剧烈变化，让针尖在同一高度扫描材料表面，表面那些“凸凹不平”的原子所造成的电流变化，通过计算机处理，便能在显示屏上看到材料表面三维的原子结构图。
STM 具有空前的高分辨率(横向可达0.1nm，纵向可达0.01nm),它能直接观察到物质表面的原子结构图，从而把人们带到了纳观世界。
STM中针尖对样品作两维扫描隧道电流与针尖样品表面距离呈负指数关系扫描隧道显微镜主要有两种扫描模式：恒电流模式和恒高度模式。
a)恒电流模式。
如图(a)所示， x、y方向进行扫描，在z方向加上电子反馈系统，初始隧道电流为一恒定值，当样品表面凸起时，针尖就向后退；反之，样品表面凹进时，反馈系统就使针尖向前移动，以控制隧道电流的恒定。
将针尖在样品表面扫描时的运动轨迹在记录纸或荧光屏上显示出来，就得到了样品表面的态密度的分布或原子排列的图象。
此模式可用来观察表面形貌起伏较大的样品，而且可以通过加在z方向上驱动的电压值推算表面起伏高度的数值。
b) 恒高度模式。
如图(b)所示，在扫描过程中保持针尖的高度不变，通过记录隧道电流的变化来得到样品的表面形貌信息。
这种模式通常用来测量表面形貌起伏不大的样品。
【实验步骤】一、准备样品：STM仪器只能探测具有良好导电性的样品，同时由于探测时针尖),(),(yxzVVVyxz→恒电流模式)y(要在样品表面表面进行移动扫描，所以对于表面型貌错综复杂的样品，是不适合用STM进行扫描的。
比较常用的两种样品是：光栅样品和石墨样品。
STM的扫描范围比较窄，因此每次在放置样品时，可以适当的变动一下样品的位置，以便选择一个合适的区域进行扫描，这样既可以保证能够得到一幅理想的扫描图象，又可以发现并避开样品表面存在划痕、撞坑等结构复杂的区域。
本次实验采用光栅样品。
二、硬件操作打开电脑、开启控制箱电源放样品到载物台打开软件，切换到在线处理模式(此时仪器会自动识别当前针尖类型，软硬件自动切换到相应工作模式，头部液晶屏也会立即显示出当前工作模式)，如果此时想切换XY、Z的大小扫描范围的话，可以点击“马达趋近1_1_1”插件，选择好相应的扫描范围，关闭主程序，再切换到在线处理模式。
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）（1）设定点（电流）1.5~2.0（一般设为：1.8）（2）偏压 -0.15~ -0.25（一般设为：-0.22）（3）反馈 1.0~1.5 （一般设为：1.2）三、在线软件操作点击“马达趋近1_1_1”插件，开始马达自动趋近。
点击“图像扫描1_1_2”插件开始“恒流模式”扫描前设置以下参数根据所感兴趣的样品特征，设定扫描范围调整扫描速度（扫描速度太快会损害针尖和样品），速度单位：（1秒/行）XY偏置复位打开算法：“高差”通道，将“反向”和“斜面校正”都勾上。
其他通道根据需要勾上“斜面校正”角度调整为0度添加样品说明：双击主程序标题栏上的“样品说明”出现对话框，在样品说明栏添加样品说明。
单击“修改”按钮完成修改。
设置数据采集通道设置数据保留路径设置采样点数（默认为256*256）参数设置完毕，执行“恒流模式”扫描命令注意：A、通常都采用恒流模式扫描点开始扫描时，电脑会执行预扫描，此时不要动作软件、硬件扫描过程中，不要碰头部，如果要微动样品，请至少Z马达复位3000步开始扫描后，点四个通道的“适应”按钮，根据图像选择“线/面适应”保留、保存数据；第一次点“保留”后，在主程序右上方的“文件名前缀”旁边的白框上对新建立的文件夹命名根据图像情况及特征，调整参数，重复上述过程。
四、结束硬件操作扫描完毕，停止扫描执行马达复位命令调节机箱旋钮，恢复到初始值手动退离针尖，取下样品，放入样品盒。
注意：退离时务必保证松开蝴蝶螺母关闭控制箱电源按需要进行数据分析和处理关闭程序、关闭计算机五、图象分析1、任意曲线路径数据提取在离线处理工具栏中打开任意曲线路径插件，出现“任意曲线路径”窗口。
点击四通道中任意一个图像窗口，选中“打开选择器”，此时图像中会出现一条线，可以用鼠标任意拖动线的两头，改变线的位置，然后点击“任意曲线”窗口中的“适应”功能。
本次实验中，由于电脑软件出现错误，导致点1和点2数据相同，距离和高度差没有数值，本次实验出现错误，导致无实验结果有误。
2、金光栅高差由金光栅高差图可看出：暗色为金光栅表面凹槽，亮色为金光栅表面凸面；两凹槽之间的间距为2000nm；随着横坐标的变化明暗色差发生变化，同时随着纵坐标的变化明暗色差也发生变化，是由于随着横轴的移动，凹凸之间的高度差逐渐增大，同时随着纵坐标的变化，凹槽与凸面同时增加，且凹槽与凸面之间的高度差同时增加。
3、金光栅扫描图片的数据统计数据统计是对数据进行分布率分析，包括高度分布率和面积分布率。
高度分布率是指统计在不同的高度上数据的分布比例.面积分布率是指在不同的高度上取剖面，将高于剖面数据在该剖面上投影，计算投影面积与剖面总面积的比例。
数据的最大高度差是指数据的最小值与最大值的差值对应的高度差。
在高度分布率区和面积分布率区中移动鼠标指针，高度分布率指针和面积分布率指针将跟随鼠标指针移动，同时指针详值区将显示具体的指针对应值。
4、金光栅三维图形输出三维显示可以显示全部或部分数据的三维图形。
显示倍率：对数据三维图形进行放大和缩小。
高度比例：对数据在Z方向上进行放大和缩小，但颜色不变。
显示精度：针对PC机在三维变换时的表现速度可进行显示精度的变化，精度值为1、2、4、8、16，值越高，显示精度越低。
区域显示：当选择区域显示功能时，会在数据图像区中显示区域设定框，对区域的设定会改变显示的三维图形。
三维旋转和平移：在旋转设定区中移动旋转点或在平移设定区中移动平移点，可以控制在三维图形显示区中的图形旋转或平移。
从三维输出我们可以更加直观的观察图像的特点。
5、扫描图片的剖面分析图在离线处理工具栏中打开剖面线插件，出现“剖面线”窗口。
点击四通道中任意一个图像窗口，选中“打开选择器”，此时图像中会出现一条线，可以用鼠标任意拖动线的两头，改变线的位置，然后点击“剖面线”窗口中的“适应”功能，就会显示该线条的剖面线曲线图。
由图像可知此次所分析的剖面线的两点间的距离为2002.3，高度差为16.2.从图中我们看到有很多高低起伏的波，并且这些波既有对称性。
6、粗糙度分析操作方法在“离处理”中单击“粗糙度”插件，进入“粗糙度”插件操作界面线粗糙度的操作方法：在粗糙度插件的左上方的图片上单击鼠标右键，便会出现浅绿色粗糙度选择线，将鼠标移动到该线两端等出现十字架后按住鼠标左键不放拖动就可以选择你敢兴趣的地方进行线粗糙度分析；面粗糙度的操作方法：在粗糙度插件的右上方选定面粗糙度“面粗糙度”，鼠标单击图片右下方的“显示参数按钮-面粗糙度”，就能够得到整幅图片的粗糙度的相关参数。
从所得的图像中我们可以发现，每一个地方的粗糙度都是不一样的，有些地方比较粗糙，但有些地方相对较弱一些。
六、实验思考题1.扫描隧道显微镜的工作原理是什么？什么是量子隧道效应？答：（1）扫描隧道显微镜的基本原理：将原子线度的极细探针和被研究物质的表面作为两个电极，当样品与针尖的距离非常接近 (通常小于1nm) 时，在外加电场的作用下，电子会穿过两个电极之间的势垒流向另一电极。
（2）量子隧道效应：对于经典物理学来说，当一个粒子的动能E 低于前方势垒的高度V0时，它不可能越过此势垒，即透射系数等于零，粒子将完全被弹回。
而按照量子力学的计算，在一般情况下，其透射系数不等于零，也就是说，粒子可以穿过比它能量更高的势垒。