硬质材料样品的非接触或轻敲模式 AFM 成像可能是常用的 AFM 模式。在这些动态模式中，AFM 悬臂通过集成在 AFM 的 AFM 探头底座中的执行器（通常是小型压电陶瓷振动器）被迫以或接近其共振频率振荡。

当接近样品表面时，AFM 悬臂振荡被阻尼。振荡幅度下降，相对于驱动信号的相位发生变化，谐振频率由于阻尼而降低。通常，幅度信号或相位信号变化用于反馈回路，通过调整 AFM 探头的 z 位置来保持 AFM 探头-样本距离恒定。

移动 z 位置的反馈回路的输出信号是当前 AFM位置处样品高度的直接测量值。原始信号（通常是电压）根据 AFM 头非线性 z 运动的校准表转换为长度标度。或者，在现代 AFM 系统中，AFM 头的 z 轴运动由 AFM 头中的单独传感器测量，以提高准确性。这个概念被称为“闭环”，而反馈输出信号的使用转换被称为“开环”。

非接触和轻敲模式 AFM（有时称为间歇模式）的区别在于与样品表面的相互作用。虽然 AFM在非接触模式下不接触表面，但它在轻敲模式 AFM 的振荡峰值处确实与表面接触。更准确地说，AFM在非接触 AFM 模式的整个振荡周期中保持在吸引力（基本上是范德瓦尔斯力）的状态下，而 AFM陷入 AFM之间接触的排斥力状态并在轻敲模式下采样。轻敲模式 AFM 在几十纳米范围内使用较大的振幅，而非接触模式 AFM振荡通常小于 10nm。

这些测量模式的一个常见问题是，如果 AFM 与样品相互作用的吸引力大于振荡期间的回缩力，则 AFM往往会粘在表面上。因此，适用于这些模式的 AFM 探头需要最小的力常数。在许多情况下，这种所谓的“卡入”效应是由样品表面的表面污染物和液膜的粘附力或毛细管力引起的。

在实践中，使用力常数为几十 N/m 的 AFM 探针已证明是在操作稳定性和有限力之间的良好折衷，以在硅或石墨或其他类似的硬表面上进行非接触或轻敲模式坚硬的材料。较高的力常数会增加 AFM或样品损坏的风险，除非振荡幅度没有显着降低到 AFM 偏转检测系统难以检测到的水平。

大共振频率是可取的，因为它们允许快速扫描表面而不会丢失信息。然而，用于标准非接触和轻敲模式 AFM 的 AFM 探针没有可能的最高共振频率。其原因是，如此高的共振频率需要特殊的 AFM 悬臂几何形状、调整到这些几何形状的偏转检测系统，最后但并非最不重要的一点是，在大多数 AFM 系统中尚未实施的非常快速的 AFM 反馈机制。因此，用于快速扫描的 AFM 探针在我们网站上的单独类别中列出 – 超高频、超短 AFM 悬臂梁。

另一个 AFM 探针特性对于它们在空气中的非接触或轻敲模式 AFM 中的应用非常重要，它是 AFM高度。远离样品的 AFM 悬臂的阻尼通常以空气阻尼为主。当接近样品表面时，在 AFM与样品相互作用可见之前很久，阻尼就会显着增加——距离 AFM 与样品接触的距离只有几微米。这种阻尼增加是由于 AFM 悬臂和表面之间的空气在振荡过程中受到挤压，从而导致所谓的“挤压气膜阻尼”效应。反馈回路的设定点必须以这样一种方式选择，即该方法不会在该点停止，而是穿透“空气膜”。显然，由于设定点的这种偏移，测量的灵敏度会降低。需要超过 10µm 的 AFM高度才能显着降低这种影响。所有列出的适用于非接触式或轻敲模式 AFM 的 AFM 探头均符合此要求。

此外，这里提供的大多数 AFM 探针都具有 AFM 悬臂的梯形横截面，这进一步降低了压缩空气膜效应，同时保持必要的力恒定。这种梯形横截面的副作用是 AFM 悬臂在探测器侧的反射面积更大（与具有矩形横截面的 AFM 悬臂相比，AFM 悬臂值相似）这增加了反射的激光信号（总和信号）的光束偏转原子力显微镜。

所有 AFM 探头制造商都提供各种具有不同机械性能的 AFM 悬臂形状以及不同的 AFM形状。所有 AFM 探头均由单晶硅制成。AFM 悬臂的探测器侧可选的铝或金涂层可增强反射率。建议使用频率约为 300kHz 的 AFM 探头，除非 AFM 工具的限制或特定应用不需要不同的 AFM 悬臂几何形状或更软的 AFM 悬臂。反射涂层提高了信噪比，但在测量过程中温度变化的情况下会导致热漂移。尽管如此，它还是推荐用于温度变化不大的应用。

该类别中的所有 AFM 探头都被广泛使用，并在许多案例和科学出版物中证明了它们的性能。在世界各地的许多 AFM 实验室中，这些 AFM 探头是最常见的 AFM 表面成像应用的优选。

ARROW-NCPt

悬臂末端带有电动轻敲模式 AFM 探针

制造商：nanoandmore