扫描探针显微镜发展历史

1981年，Bining，Rohrer在IBM苏黎世实验室发明了扫描隧道显微镜(STM)并为此获得1986年诺贝尔物理奖。STM的出现使人类能够对原子级结构和活动过程进行观察。由于STM需要被测样本必须为导体或半导体，其应用受到一定的局限。

　　1985年，原子力显微镜(AFM)的发明则将观察对象由导体、半导体扩展到绝缘体。

　　此后，人们在STM和AFM原理的基础上利用样品与探针之间多种不同关系，发明了力调制显微镜(FMM)、相位检测显微镜(PDM)、静电力显微镜(EFM)、电容扫描显微镜(SCM)、热扫描显微镜(SThM)和近场光隧道扫描显微镜(NSOM)等各种系列显微镜，这些显微镜都是基于探针在被测样本表面上进行横向和纵向扫描，并检测探针针头与样品表面之间相关检测量变化的原理研制的设备，因此，以上各系列显微镜被统称为扫描探针显微镜(SPM)。

　　扫描探针显微镜系列产品以近似相同的成像方法测量不同对象的微观特性，它们的共同特点是突破了传统的光学和电子光学成像原理，从而使人类以原子或分子尺度上测量各种物理量成为可能。

　　扫描探针显微镜被比作纳米的“眼”和“手”，具有高精度(原予级)观测和纳米操纵制造功能。扫描探针显微镜已经往纳米科技、材料科学、化学、生物等领域中得到广泛的应用。例如胶原蛋白脱水过稃的观察、单分子化学反应的实时监控、对InAs/lnP纳米线内部结构的研究以及对高通量的纳米材料与纳米器件的制造等，科学技术的发展也对科研工具扫描探针显微镜的性能提出越来越高的要求，要求扫描探针显微镜具有更快的成像速度、更高的成像精度以及操纵的鲁棒性。

　　虽然硬件技术(如探针制造技术、高精度传感器等)能够提高扫描探针显微镜的测量精度和测量速度，图像处理技术能够提高图像处理速度和成像精度;然而利用控制技术提高扫描精度、扫描速度、成像精度等也是使扫描探针显微镜满足上述性能要求的关键。因此，研究扫描探针显微镜控制技术以满足扫描探针显微镜技术发展的要求得到越来越多的关注。