MF測量顯微鏡的基本原理

　　MF測量顯微鏡是配有瞄準(zhǔn)顯微鏡、坐標(biāo)工作臺及多種測量附件，可作二維坐標(biāo)尺寸測量的光學(xué)計量儀器，除可作長度測量外，還可作角度測量、輪廓測量和極坐標(biāo)測量等。為工廠、科學(xué)研究機(jī)構(gòu)及高等院校的計量部門廣泛使用的一種多用途的計量儀器。作為工具制造廠產(chǎn)品鑒定的基本工具，也適用于其它精密機(jī)械制造廠，科學(xué)研究單位及學(xué)校等，供生產(chǎn)或科學(xué)研究之用。

　　測量顯微鏡，采用透、反射的方式對工件長度和角度作精密測量。特別適用于錄象磁頭、大規(guī)模集成電路線寬以及其它精密零件的測試。廣泛地適用于計量室、生產(chǎn)作業(yè)線及科學(xué)研究等部門。工作臺除作X、Y坐標(biāo)的移動外，還可以作360度的旋轉(zhuǎn)，亦可以進(jìn)行高度方向做Z坐標(biāo)的測量;采用雙筒目鏡觀察。照明系統(tǒng)除作透、反射照明外還可以作斜光線照明。儀器進(jìn)一步可連接CCD電視攝像頭，MF測量顯微鏡作工件的輪廓放大;亦可連接計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理等測量。

　　測量顯微鏡與STM類似，在AFM中，使用對微弱力非常敏感的彈性懸臂上的針尖對樣品表面作光柵式掃描。當(dāng)針尖和樣品表面的距離非常接近時，針尖的原子與樣品表面的原子之間存在極微弱的作用力(10-12~10-6N)，此時，微懸臂就會發(fā)生微小的彈性形變。針尖與樣品之間的力F與微懸臂的形變之間遵循虎克定律:F=-k*x ，其中，k為微懸臂的力常數(shù)。所以，只要測出微懸臂形變量的大小，就可以獲得針尖與樣品之間作用力的大小。

　　MF測量顯微鏡針尖與樣品之間的作用力與距離有強(qiáng)烈的依賴關(guān)系，所以在掃描過程中利用反饋回路保持針尖與樣品之間的作用力恒定，即保持為懸臂的形變量不變，針尖就會隨樣品表面的起伏上下移動，記錄針尖上下運動的軌跡即可得到樣品表面形貌的信息。這種工作模式被稱為"恒力"模式(Constant Force Mode)，是使用zui廣泛的掃描方式。

　　AFM的圖像也可以使用"恒高"模式(Constant Height Mode)來獲得，也就是在X，Y掃描過程中，不使用反饋回路，保持針尖與樣品之間的距離恒定，通過測量微懸臂Z方向的形變量來成像。這種方式不使用反饋回路，可以采用更高的掃描速度，通常在觀察原子、分子像時用得比較多，MF測量顯微鏡而對于表面起伏比較大的樣品不適用。