一、决定因素

原子力显微镜分辨率包括侧向分辨率和垂直分辨率。图像的侧向分辨率决定于两种因素：采集团像的步（step size）宽和针尖性状。

1）步宽因素

原子力显微镜图像由许多点组成，其采点的形式如图一所示，扫描器沿着齿形路线进行扫描，计算机以一定的步宽取数据点，以每幅图像取512×512数据点计算，扫描1mm×1mm尺寸图像得到步宽为2nm（1mm/512）高质量针尖可以提供1-2nm的分辨率。由此可知，在扫描样品尺寸超过1mm×1mm时，AFM的侧向分辨率是由采集图像的步宽决定的。

图一 扫描管的运动方向和数据点的采集

2）针尖因素

AFM成像实际上是针尖性状与表面形貌作用的结果，针尖的性状是影响侧向分辨率的关键因素。针尖影响AFM成像主要表现在两个方面：针尖的曲率半径和针尖侧面角，曲率半径决定最高侧向分辨率，而探针的侧面角决定最高表面比率特征的探测能力，曲率半径越小，越能分辨精细结构。

图二 不同曲率半径的针尖对球形物成像时的扫描路线

当针尖有污染时会导致针尖变钝，使得图像灵敏度下降或失真，但钝的针尖或污染的针尖不影响样品的垂直分辨率。样品的陡峭面分辨程度决定于针尖的侧面角大小。侧面角越小，分辨陡峭样品表面能力就越强。

图三 针尖污染时成像路线和相应形貌图

二、如何提高图像分辨率

1）发展新的技术或模式来提高分辨率，即从硬件设备以及成像机理上提高成像分辨率。如最近Fuchs等发明的Q控制技术，可以提高成像分辨率和信噪比。采用力调制模式或频率调制模式等也可以有效提高成像分辨率。

2）选择尖端曲率半径小的针尖，减小针尖与样品之间的接触面积，减小针尖的放大效应，以提高分辨率。

3）尽量避免针尖和样品表面的污染。如果针尖上有污染物，就会造成与表面之间的多点接触，出现多针尖现象，造成假像。如果表面受到了污染，在扫描过程中表面污染物也可能粘到针尖上，造成假像的产生。

4）控制测试气氛，消除毛细作用力的影响。由于毛细作用力的存在，在空气中进行AFM成像时会造成样品与针尖的接触面积增大，分辨率降低。此时，可考虑在真空环境下测定，在气氛控制箱中冲入干燥的N₂，或者在溶液中成像等。溶液的介电性质也可以影响针尖与样品间范德华作用力常数，从而有可能减小它们之间的吸引力以提高成像分辨率。不过液体对针尖的阻尼作用会造成反馈的滞后效应，所以不适用于快速扫描过程。

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