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。

扫描探针显微镜成像原理扫描探针显微镜（Scanning Probe Microscopy, SPM）是一种高分辨率的表面分析和制备技术，目前已经成为材料科学、物理学、化学、生物学等领域中不可或缺的工具。

其主要原理是利用探针在样品表面进行扫描，并通过感知器测量样品表面力、电流、电压等信号，以获得样品表面形貌、电荷分布、力和磁性等物理数据，从而实现对样品表面微观结构的观测和操纵。

SPM技术主要分为场发射扫描电子显微镜（Field Emission Scanning Electron Microscopy, FESEM）和扫描探针显微镜两大类。

扫描探针显微镜包括了原子力显微镜（Atomic Force Microscopy, AFM）、磁力显微镜（Magnetic Force Microscopy, MFM）、静电力显微镜（Kelvin Probe Force Microscopy, KPFM）和电荷注入记录显微镜（Scanning Capacitance Microscopy, SCM）等多种类型。

本文将主要介绍原子力显微镜的成像原理。

原子力显微镜（AFM）是20世纪80年代初期发明的一种新型扫描探针显微镜。

它采用的是一种机械测量方法，利用管壳、针、针尖等传感器进行扫描，对样品表面进行接触式的探测，可以实现纳米级别的表面形貌检测和测量。

AFM显微镜主要由扫描机构、探针和控制系统组成。

扫描机构控制扫描探针在样品表面进行扫描，探针则负责探测样品表面的形态变化和材料力学性质。

控制系统则通过信号采集与处理，将探针扫描时所接收到的信号转换成图像。

探针是AFM图像获得的关键之一。

探针直接接触样品表面，测量样品表面形貌的方法是通过探针尖端与样品表面的相互作用来实现的。

探针通常是由硅或氮化硅材料制成，尖端则是采用电子束刻蚀、化学腐蚀、电解腐蚀或氙气离子束刻蚀的方法来加工制作。

当探针尖端接触到样品表面时，由于原子间作用力的存在，会产生相互作用力的变化。

第一部分，SPM原理简介一、 定义SPM包括多种成像模式，它们的共同特点是探针在样品表面扫面，同时针尖/样品相互作用力被记录。

两种基本形式1、STM2、AFMz两种主要模式：1.接触式AFM2.轻敲式AFM一、 其它形式的SPMz Lateral Force Microscopyz Magnetic Force Microscopyz Electric Force Microscopyz Surface Potential Microscopyz Force V olumez Piezorsponse Force Microscopyz Conductive AFMz Torsional Resonance Microscopy二、 STM原理及应用原理简介：应用量子力学中的隧穿效应。

它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，当它们之间的距离小到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达另一电极，形成遂川电流。

在极间加很小偏压，即有净隧穿电流出现。

遂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。

只能测试导电样品。

应用：z形貌像z STS（扫描隧道谱）三、 AFM原理及应用：AFM的反馈原理，是探针在样品表面扫描，针尖顶部原子的电子云压迫样品表面原子的电子云时，会产生微弱的排斥力，如：范德瓦尔斯力、静电力等，力随样品表面形貌的变化而变化。

同时针尖/样品相互作用力被记录，通过激光束探测针尖的位移，从而得到样品的形貌。

z接触式反馈原理：针尖与样品距离比较近，靠悬臂的偏折量反馈，扫描过程中要保持恒定的偏着量，当样品的表面高低变化时，悬臂的偏折量也会随之变化，要保证恒定的偏折量，就要改变Z轴的位置从而成高度像。

z轻敲式反馈原理：扫描过程中悬臂以一定的频率和振幅在振动，轻敲模式靠振幅反馈，扫描过程要保持恒定的振幅，当样品表面高低变化时，悬臂的振幅也会随之变化，要保证恒定的振幅，就要改变Z轴的位置从而成高度像。

扫描探针显微镜工作原理
扫描探针显微镜（Scanning Probe Microscope，SPM）是一种
高分辨率显微镜，能够实现对物质表面的原子级别成像。

其工作原理基于显微针（probe）的扫描和相互作用力的测量。

1. 探针的制备：显微针一般是由导电材料制成，如金属或半导体材料。

常用的探针形状包括尖锐的金字塔、圆锥或纳米线等。

2. 扫描：探针通过微机械控制精确地扫描物体表面。

扫描方式一般有两种：原子力显微镜（Atomic Force Microscopy，AFM）和隧道电子显微镜（Scanning Tunneling Microscopy，STM）。

3. 相互作用力测量：
- AFM：探针尖端与样品表面之间的相互作用力会改变探针
的弯曲度或振动频率，并通过探针弹性常数和振幅的变化来测量相互作用力。

常用的工作模式有接触模式、非接触模式和谐振模式。

- STM：通过将探针靠近样品表面，利用隧道效应中的电子
隧道电流来实现相互作用力测量。

由于隧道电流强依赖于针尖与样品之间的距离，通过测量电流变化可以获得样品表面的几何拓扑图像。

4. 数据处理和成像：根据探针的扫描轨迹和相互作用力的测量结果，可以得到物体表面的几何形貌和性质。

通过计算机图像处理算法进行数据处理和分析，可以生成高分辨率的原子级别表面成像。

扫描探针显微镜具有高分辨率、操作灵活等优点，并可以应用于材料科学、生物学、纳米技术等领域的研究和应用。

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（scanning probe microscope,SPM） 一、 设备简介：该仪器集成原子力显微镜(AFM)、摩擦力显微镜(LFM)、扫描隧道显微镜(STM)、磁力显微镜(MFM)和静电力显微镜(EFM) 于一体，具有接触、轻敲、相移成像、抬起等多种工作模式，能够提供全部的原子力显微镜 (AFM) 和扫描隧道 (STM) 显微镜成像技术，可以测量样品的表面特性，如形貌、粘弹性、摩擦力、吸附力和磁/电场分布等等。

●分辨率原子力显微镜(AFM)：横向 0.26nm, 垂直 1nm（以云母晶体标定） 扫描隧道显微镜(STM)：横向 0.13nm, 垂直 0.1nm（以石墨晶体标定）●机械性能样品尺寸：最大可达直径12mm，厚度8mm扫描范围：125X125μm，垂向1μm●型号：Veeco NanoScope MultiMode扫描探针显微镜本次培训着重介绍该设备常用模式：Contact Mode AFM二、AFM独特的优点归纳如下:(l)具有原子级的超高分辨率。

理论横向分辨率可达0.1nm，而纵向分辨率更高达0.01nm。

，从而可获得物质表面的原子晶格图像。

(2)可实时获得样品表面的实空间三维图像。

既适用于具有周期性结构的表面，又适用于非周期性表面结构的检测。

(3)可以观察到单个原子层的局部表面性质。

直接检测表面缺陷、表面重构、表面吸附形态和位置。

２０１２ｉｓ　ｃｏｍｉｎｇ(4)可在真空、大气、常温、常压等条件下工作，甚至可将样品浸在液体中，不需要特殊的样品制备技术。

三、AFM的基本原理:AFM基于微探针与样品之间的原子力作用机制。

以带有金字塔形微探针的“V”字形微悬臂(Cantilever)代替STM的针尖，当微探针在z向逼近样品表面时，探针针尖的原子与样品原子之间将产生一定的作用力，即原子力，原子力的大小约在10-8~10-12N之间。

与隧道电流类似，原子力的大小与探针一样品间距成一定的对应关系，这种关系可以由原子力曲线来表征一般而言，当探针充分逼近样品进入原子力状态时，如两者间距相对较远，总体表现为吸引力;当两者相当接近时，则总体表现为排斥力。

扫描探针显微镜/SPM(原子力显微镜)设备安全操作规程前言扫描探针显微镜（Scanning Probe Microscopy, SPM）是一种能够在原子、分子尺度上进行检测和表征的分析仪器。

此类显微镜利用扫描探针在样品表面上扫描，通过所获得的信号进一步得到样品表面的拓扑、结构和力学性质等信息。

因其高分辨率和单原子敏感性，尤其在纳米结构材料的表征上有着广泛的应用，而且已经成为了纳米科学与技术中不可或缺的工具之一。

然而，SPM技术操作需要注意许多安全事项，不当操作会引入样品污染、设备故障、人身安全等问题。

因此，本文将总结一些应该注意的安全操作规程，以提高SPM技术人员的意识和实验操作品质。

总则1.所有使用SPM的人员，应该经过专业培训并具有相应的操作证书。

2.只有在清洁、无异议的实验室内进行SPM操作，不得在人流、高分贝、高湿、高温等环境下进行。

3.严格按照使用手册和SPM设备厂商的安全规范进行操作。

4.禁止将SPM设备移动离开实验室。

5.禁止人为添乱或者胡乱修改设备参数。

操作规程1.仪器开启前，检查样品盒是否正确安装，确认样品及其密封是否符合IP67标准，检查SPM控制器是否处于正确运行状态。

2.操作人员应该穿戴适当的防护手套、口罩和实验服装，避免样品误触和发尘，注意个人卫生。

3.开机前，根据已运行实验数据的导向，设定扫描范围和参数，避免一次性盲目调整。

4.仪器工作期间，严禁同时使用或连接其它电子设备，以免与SPM的信号产生干扰。

5.操作人员应降低操作声音、保持微风不扰设备和样品，避免防尘屏幕上产生氧化物颗粒物。

6.对样品进行工作前的准备操作过程中，需要保留稳定的温度和一定的卧室气体环境，注意尽量避免冷带电流短时间过小或者样品污染。

7.实验完成后，必须先将压载台缓慢降低，保证样品表面与探针离开，再关闭样品盒和实验台，推出样品盒进行清洗。

操作误区1.停电后，不要直接关机或重新插拔SPM控制器电源连接线（DC12V/24V）和其他数据线，以免直接接触硬盘。

SPM产品介绍和应用指南SPM（Scanning Probe Microscopy）是一种高精度、高分辨率的表面成像技术，通过扫描探针在样品表面上进行原子尺度的扫描和测量，可以获得样品表面的拓扑、电子结构和力学性质等信息。

SPM技术根据测量原理的不同可分为多种类型，例如原子力显微镜（AFM）、电子探针显微镜（STM）和化学力显微镜（CFM）等。

本文将介绍SPM技术的基本原理、常见应用以及应用指南。

一、SPM技术的基本原理SPM技术主要基于扫描探针与样品表面之间的相互作用进行测量。

在AFM中，扫描探针通过控制扫描头的位置，使探针与样品表面之间的相互作用力保持恒定，然后记录探针的位置变化，从而获取样品表面的拓扑结构。

在STM中，探针通过电子隧道效应与样品表面进行相互作用，记录电荷转移的电流，从而获取样品表面的原子分辨率拓扑图像。

二、SPM技术的应用SPM技术具有非常广泛的应用领域，可以在材料科学、物理学、生命科学和纳米科技等领域得到广泛应用。

1.材料科学SPM技术可以对各种材料的表面形貌和结构进行表征，包括金属、半导体、陶瓷、生物材料等。

通过这种技术，可以了解材料的晶体结构、纳米级缺陷和有序颗粒等特性，为材料的设计、制备和改性提供重要依据。

2.物理学研究SPM技术在物理学研究中发挥了重要作用。

例如，在表面物理学中，研究扫描电子显微镜（SEM）和STM技术可以提供材料表面的反应活性、电子结构等信息。

在量子力学研究中，SPM技术可以实现原子尺度的图像和单电子操控。

3.生命科学SPM技术在生命科学领域的应用非常广泛。

例如，在细胞学研究中，可以利用AFM技术观察细胞的拓扑结构、力学特性和分子相互作用等。

在生物化学研究中，可以利用SPM技术观察蛋白质、DNA和RNA等生物大分子的结构和相互作用。

4.纳米科技SPM技术对纳米材料的研究和应用起到了重要的推动作用。

通过SPM 技术，可以制备、操控和测量纳米级结构和器件，为纳米科技的发展提供基础支持。

扫描探针显微镜使用方法说明书使用扫描探针显微镜的方法说明书第一部分：引言在科学研究和相关学科领域，显微镜是一种不可或缺的工具。

扫描探针显微镜（Scanning Probe Microscope，简称SPM）是一种非常重要的显微镜，广泛应用于纳米尺度下的表面形貌观测和材料性质的测量。

本说明书将为您介绍扫描探针显微镜的使用方法。

第二部分：仪器基本构造SPM主要由扫描单元和控制单元组成。

扫描单元包括扫描探针和样品台，控制单元包括控制面板和电脑连接接口。

第三部分：准备工作1. 确保实验室环境整洁、无尘，并保持适宜的温度和湿度。

2. 打开仪器电源，确保所有指示灯均正常亮起。

3. 检查样品台表面有无杂质，如果有，请使用无尘纱布轻轻擦拭。

4. 准备扫描探针，从存放盒中取出并确认表面无损伤。

5. 将扫描探针插入扫描单元，确保连接牢固。

第四部分：操作步骤1. 打开控制面板软件，并连接SPM仪器。

2. 在软件界面上选择合适的扫描模式，如原子力显微镜（Atomic Force Microscopy，AFM）或磁力显微镜（Magnetic Force Microscopy，MFM）。

3. 设定扫描参数，包括扫描速度、扫描范围和采样点数等。

4. 载入样品，切记保持样品平整，并固定在样品台上。

5. 选择适当的探针和扫描模式，并进行扫描区域的选择。

6. 开始扫描，观察样品表面的变化，并通过显微镜界面实时监控。

7. 根据需要调整扫描参数，以获得更准确的结果。

第五部分：操作注意事项1. 操作前确保已仔细阅读仪器的用户手册，并按照说明进行操作。

2. 避免直接用手触摸样品和探针，在操作过程中需佩戴手套，以防止外界污染。

3. 注意仪器的安全使用，避免碰撞或震动。

4. 在操作过程中要保持耐心，避免过度扫描或频繁更换探针。

5. 定期对仪器进行维护和校准，以保证其稳定性和准确性。

第六部分：结果分析与展示扫描探针显微镜可以获得高分辨率的表面形貌图像和有关材料性质的信息。

岛津SPM原子力显微镜原理及操作流程岛津SPM（Scanning Probe Microscope）是一种常用的原子力显微镜，用于研究材料的表面形貌和力学特性。

其原理基于利用探针与样品间的相互作用力来实现高分辨率成像，操作流程一般包括准备工作、样品处理、探针安装、参数设置、成像与分析等步骤。

一、准备工作1.将岛津SPM放置在干燥、净化的实验室环境中，确保无尘和恒定的温度。

2.准备所需的实验材料，包括样品、探针、标定样品等。

二、样品处理1.将要研究的样品放置在岛津SPM的样品台上，确保样品表面干净平整。

2.根据需要，可以通过清洗、研磨、切割等方法处理样品，以提高成像效果。

三、探针安装1.在干燥的实验室环境下打开探针包装。

2.选择合适的探针并使用探针夹装置将其固定在探针支架上。

3.将支架插入探针头座，并通过调节旋钮确保探针与探针力传感器的间隙适当。

四、参数设置1.打开岛津SPM的电源，并通过电脑连接控制软件。

2.在控制软件中进行参数设置，包括成像模式、扫描速度、扫描范围、扫描线数等。

3.对探针进行标定，根据标定样品的尺寸设定扫描参数，以确保成像结果精确可靠。

五、成像与分析1.将探针移动到待测区域，选择合适的点开始成像。

2.启动扫描仪后，控制软件会控制探针在样品表面进行扫描，并通过传感器测量样品表面的力学信号。

3.扫描过程中，软件会收集并记录原子力数据，同时即时显示成像结果。

4.根据成像结果进行分析，包括测量表面粗糙度、粒子形貌、拓扑结构等参数。

六、数据保存与处理1.成像结束后，可将得到的数据保存下来，包括扫描图像和原子力数据。

2.可以使用成像软件对数据进行处理、分析和展示，以提取更多有用的信息。

3.根据需要，可以对成像结果进行后处理，如滤波、平滑、三维重构等操作。

岛津SPM是一种强大的表面观察仪器，可以通过不同成像模式（如原子力显微镜、电子探针显微镜等）实现高分辨率的成像和精确的力学测量。

操作流程虽然略显繁琐，但只要正确掌握原理并严格操作，就能获得准确可靠的成像结果，为材料科学和纳米技术研究提供有力支持。

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。

SPM产品介绍和应用指南SPM（扫描探针显微镜）是一种先进的显微镜技术，它能够以原子级的分辨率观察和测量样品的表面形貌和特性。

SPM技术在材料科学、纳米技术、生物医学等领域具有广泛的应用。

一、SPM产品介绍SPM技术主要由扫描探针、样品台和探针针尖三部分组成。

其中，探针是SPM的核心部件，它负责对样品进行扫描和测量。

探针针尖的尖端具有原子级的尺寸，通过探针与样品之间的相互作用，可以得到样品表面的拓扑结构、电荷分布和力学性质等信息。

样品台是用于固定和定位样品的平台，保证样品和探针之间的稳定位置关系。

SPM产品通常包括原子力显微镜（AFM）、扫描隧道显微镜（STM）和近场光学显微镜（NSOM）等多种类型。

AFM是SPM技术中最常用的一种，它通过探针的弹簧式接触与样品表面相互作用，获得样品的表面形貌。

STM则是利用电子的量子隧穿效应，通过测量电流来获取样品表面的原子位置和电子状态。

NSOM则结合近场光学和SPM技术，能够实现纳米级分辨率的光学显微镜成像。

二、SPM应用指南1.表面形貌研究：SPM可以对物体表面进行高分辨率的三维成像和形貌重建，对于研究材料的表面形貌变化、粗糙度和纳米结构具有重要意义。

特别是在纳米材料和纳米器件的研究中，SPM可以提供丰富的形貌信息。

2.力谱学分析：SPM可以通过测量探针与样品之间的相互作用力，获取样品的力学性能。

通过应变-应力关系的分析，可以得到材料的弹性模量、硬度和体积变形等性质。

3.电学性能研究：SPM可以检测和测量样品的电流、电压、电荷分布等电学性质。

尤其是在半导体器件和电子元器件的研究中，通过SPM技术可以实现对局部电学性能的定量分析。

4.生物医学研究：SPM在生物医学领域中发挥着重要的作用。

通过SPM技术，可以对生物样品的纳米结构、分子排列以及细胞结构进行研究。

并且，SPM技术还可以用于观察和测量细胞的力学特性，如柔软度和弹性变形等，对于癌细胞的早期诊断和治疗具有潜在的临床应用前景。