原子力显微镜简易中文操作手册

美国Asylum Research原子力显微镜MFP-3D-SA标准型原子力显微镜

简易中文操作手册

（第一版）

杭州葛兰帕科技有限公司

AC Mode in Air轻敲模式（大气）

1.开启原子力显微镜控制器、电脑以及减震台。检查各个系统是否正常启动。

2.进入WindowsXP系统，启动Igor pro软件，在Igor pro软件的下方，开启视频窗口，

由原子力显微镜CCD提供光学观察窗口，为观察样品、选取下针位置以及“对光作业”

提供条件。

※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。

4.装针作业：

●将探针夹持器cantilever holder按照呈三角形排布的定位小球位置卡入探针台

cantilever holder stand上。

●然后用螺丝启子把cantilever holder上的螺丝松开3～4圈，不可过松，防止螺丝

滑脱。

●打开探针盒，用镊子拾取探针，注意夹取探针时的角度，要保住垂直夹取，夹取探

针的位置也要中间偏前段一点，为将探针尾部推入螺丝夹具口提供足够操作空间。

●探针插入夹具口后，根据实际情况，再精细调整位置，使其大致处于正中间位置。

最后用大拇指和中指夹住螺丝刀，进行旋紧。使用两个手指的目的，就是确保力量

不要太大，防止夹碎探针或者把螺丝螺纹破坏。

●拧紧的原则是感觉有阻力后再拧1/4圈，（要视具体情况定）再用镊子轻轻触碰探

针侧面，看其是否因为没有夹紧而发生移动。

●装入朝上放置的扫描器头部圆形槽口，注意定位小球的位置。

5.样品台准备工作

●拿起MFP-3D原子力显微镜扫描器头部。露出原子力显微镜平板式扫描板上的样

品台。

●将承载有样品的载玻片或者功能模块（功能模块具体安装另行说明）放入样品台大

致正中位置。

●用提供的两块磁铁分别吸住载玻片两端，起到固定作用。

●将扫描器头部放回，注意持握手法，用手托住后端，先将两个后脚放入样品台上的

孔洞位置，然后逐步放下前段的那个支脚，主要是防止装有探针的头部因为与样品

间距不够，直接砸在样品上，导致探针损坏。

●三个支脚之间的高低需要重视，一般先将两个后脚之间调平，前脚稍高于后脚，以

便最后的下针调整动作。可以通过使用水准仪或者在隔音柜背后贴一张白纸，通过

机器上下间缝，还是可以比较容易的校对平衡。

●前脚放下去的时候注意样品和针尖之间的距离，确认放下去不会碰到后，再调整前

脚高度，间隙调整到大致1mm左右。

●若后脚明显偏高，需先调高前脚，再提高后脚，然后再调低前脚。

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

小，使Sum值达到Max。

●SUM值最大后，调PD旋钮（头部左面），使Deflection趋于0。（调Deflection

时，若Sum值发生偏移变化太大，就必须重新调调整LDx及LDy旋钮，使Sum

值达到Max。否则进行thermal tune时找不到共振峰。）

※关于真光斑与假光斑之分

因为夹持器透射三角棱镜的关系，在实际对光作业中，我们会发现三个光斑，两个

假光斑，一个真光斑。其位置关系如下：

真光斑一般与其中一个假光斑平行，处于三个光斑位置的最左边，而两个假光斑之

间的位置关系也是平行的。

※光斑在探针上的位置

大致在探针悬臂前部位置，不要太靠前，以取得最大SUM 为宜。

※关于Deflection 与SUM 关系

原子力显微镜光电传感器采用的是四象限传感器。SUM 值最大是指从悬臂反射回来的激光打在了四象限板（ABCD ）相对中心位置。如图：

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。

7. 探针定标：（Thermal tune 热定标法）

●选择操作框Tune，对话框中有两种形式，Auto Tune和Manual Tune。大气模式

选用Auto Tune，液相模式选用Manual Tune。做之前现在

确保共振峰准确性。

●Do thermal后，等到Current samples＞20 ,stop thermal，在图中用Ctrl+i取点，

⊕放到Max，图下方的X值即为共振频率。）

●进行Auto tune的参数的设定。根据前面求得的共振频率来设置Auto tune hight 以

及Auto tune low两个最高最低频率范围，其选值的大致标准是以之前获得的共振

频率为中心，上下各放宽50KHz，即Auto tune hight在共振频率基础上加50kHz，Auto tune low在共振频率基础上减50kHz。

●共振位置调整，一般情况下设置为Tagget pesent = - 5.0%，(最高峰值左偏5%。)

其左偏的意义是表示力的作用区域在斥力范围，这主要是为了首先确保探针工作在

一个力学区域内（斥力区）。

●※关于工作在哪个区的问题

为了获得形貌信号，一般要工作在斥力区，其在扫描过程中也体现在phase信号槽

一直处于中间偏左位置。当我们要体现引力特征时，可以在扫描过程中，通过调整

驱动振幅以及set point来调整，具体参数设置需要参照当时情况的Phase信号反

应以及图像质量。

8.调整Main中的参数。

●set point设置，在大气环境中，set point应设置为Sum&Deflection对话框中的

Amplitude值的0.9倍，即Set point = 0.9 Ampitude = 900左右；在液相环境时，

Set point= 0.8 Ampitude=800左右。

●设置扫描范围Scan size,以及扫描速率Scan rate，轻敲模式一般在1Hz左右，如

果重合率不好，图像质量不理想，可以酌情降低。

●关于Scan Angle设定，其原则是尽可能与样品垂直，这样能够尽可能反映出样品

的细节。大部分情况下是Scan Angle为90°。