接觸式掃描是利用即時力量控制做為回饋訊號的來源，但掃描時會有嚴重的 側向力。輕敲式掃描雖有較低側向力影響，但是回饋訊號是來自於頻率調制的偏 折量。恆定力輕敲式掃描模式(Peak Force Tapping Mode)是整合接觸式與輕敲式 的優點，利用快速的上下移動探針，減輕掃描造成的側向力，就如同在平面上每 個點快速的執行力與距離曲線。
輕敲式掃描是利用是以探針懸臂樑之自然共振頻率振盪，Peak Force Tipping Mode 則是以遠低於探針共振之頻率作上下輕敲振盪，也就是工作於非共振模式 下，也因為如此，在液態環境中掃描，並不會受到流體造成的共振頻率偏移的影 響，降低了在液態環境中掃描的難度。
輕敲式掃描的回饋訊號為懸臂振幅，是受到長程作用力和短程作用力交互影 響而得，一般懸臂振幅約為數十奈米，若樣品具有黏性或者過軟，探針無法擺脫 表面束縛，使得掃描影像不清晰。恆定力輕敲式掃描模式回饋訊號與短程作用力 有關，掃描時成像只受到探針與樣品表面的短程作用力影響，所以這是高解析成 像的原因，對於軟性樣品與黏性物質也有穩定的表現。圖 4.1 是輕敲式與恆定力 輕敲式掃描模式探針驅動與時間變化的關係圖。
圖 4.1 探針驅動與時間變化關係圖 (a)恆定力輕敲式掃描模式(b)輕敲式
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由於恆定力輕敲式掃描模式的成像過程是利用，探針在樣品上每個點快速的 執行力與距離曲線，使得在獲得影像的同時，也可以獲得每個點上的力與距離曲 線，在 3.2 節當中，所提到的力與距離曲線，可以得知樣品表面的機械性質，利用 獲得的力與距離曲線，經由 DMT 模型與 Sneddon 模型的擬合，利用電腦的計算，
就可以同步的獲得樣品上每一個點的機械性質，彈性模數、吸附力、吸附力作功 等等的資訊(圖 4.2)，這對樣品的分析有極大的幫助[38][39][40]。
對於探針與樣品間，楊氏模數的計算，通常會以經由 DMT 模型與 Sneddon 模型 進行擬合，DMT 模型[40](圖 4.3)通常是將探針尖端視為球體，對樣品進行擠壓，楊氏 模數與下壓力道關係如式 1
3 2 2
4 ...(1)
3 (1 )
F E R
E 為楊氏模數，F 為下壓力道，δ 為凹陷深度，R 為針尖半徑， 為蒲松比。
圖 4.2 高度圖所對 應的吸附力、吸附力
做攻、壓縮程度與 Sneddon 模數圖譜
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圖 4.3DMT 模型示意圖
Sneddon 模型[39](圖 4.4)則視將探針尖端視為圓錐狀，對於樣品進行擠壓，楊氏 模數與下壓力道關係如式 2
2 2
2 tan( ) ...(2)
(1 )
F E
E 為楊氏模數，F 為下壓力道，δ 為凹陷深度，α為半錐角， 為蒲松比。
圖 4.4Sneddon 模型示意圖
蒲松比的設定上也視相當重要的環節，當樣品的楊氏模數不同，蒲松比的設 定也要跟著改變，蒲松比與楊氏模數的關係圖如表 4.1，軟物質通常會設定為 0.5。
楊氏模數 E 蒲松比 E > 100Mpa 0.5 0.1Gpa < E <1Gpa 0.4 1Gpa< E <10Gpa 0.3
表 4.1 蒲松比與楊氏模數關係表 R
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4.2 實驗操作過程
實驗是在國立臺灣大學應用力學研究所李世光老師實驗室進行，使用的是 Bruker 所生產的 MultiMode 8 AFM，包含了操作用電腦(圖 4.5)、控制系統(圖 4.6) 與 AFM 儀器本體(圖 4.7)，並備有光學顯微鏡(圖 4.7 上方)。
圖 4.5 操作用電腦 圖 4.6 控制系統
圖 4.7AFM 儀器本體與光學顯微鏡
實驗上選用的探針是(圖 4.8)，Bruker 公司所提供，長度為 0.6 μm，懸臂的 長度為 70μm，共振頻率 105 kHz，彈性常數為 0.7 N/m，的三角探針，三角探針 有助於減少側向力的影響與穩定探針。
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圖 4.8 探針外形示意圖 (圖片來源：Bruker)
首先開啟電腦與控制系統電源，並將 AFM 儀器上開關調整為”AFM & LFM”
模式，在打開電腦桌面軟體“Nanoscope 8.15r3”，按順序選取模組 Mechanical Properties 、 Quantitive Nanomechantcal Mapping 與 PeakForce QNM In Fluid，
選取完成後，點選 Load Experiment 等待設定完成，樣探針放置於探針座(圖 4.9)，將其置於控制頭(圖 4.10)，旋轉後方旋鈕(圖 4.10 A 旋鈕)將其固定，調整 控制頭上方旋鈕(圖 4.10 B 與 C 旋鈕)，將雷射光點打在探針上方，始其產生繞射 條紋，由於雷射光路徑(圖 4.11)是打在探針後，反射至可旋轉之反射鏡上，調整 反射鏡讓雷射打入偵測器當中，使儀器下方顯示器(圖 4.12) SUM 值達到最大，
在調整控制頭上側面旋鈕(圖 4.10 D 與 E 旋鈕)，調整雷射中心位置，使得儀器下 方顯示器(圖 4.12) VERT 值與 HORZ 值歸零，此時完成校準雷射。
圖 4.9 探針座 圖 4.10 控制頭俯視圖與各控制旋鈕
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圖 4.11 雷射光路徑示意圖 圖 4.12 儀器下方顯示器
接下來則是要進行探針靈敏度與彈性彈數的校準，首先必須選用一個堅硬基 板，令探針下壓，由於基板不會形變，探針的偏折皆來自於探針本身，偏折量對 印的電壓變化量，就是探針的靈敏度。將堅硬基板放置在樣品座上後，利用手動 的方式，將探針逼近樣品表面後，設定 Scan Size 為 0 nm，點擊右方工具列
"Engega"使用自動近針，近針完成後隨即點擊右方工具列"Ramp"進入力曲線模式，
確定參數 Ramp size 為 100nm 至 1.00µm 區間內後，執行"Ramp Single"，獲得一 條力曲線(圖 4.13)，並選取探針偏折區域，使用工具列"Update Sensitivity"，獲得 (圖 4.14)即完成探針靈敏度的更新，並顯示探針偏折量與電壓的對應關係。
圖 4.13 探針靈敏度力曲線圖 圖 4.14 探針偏折與電壓對應關係 接著進行探針彈性常數的校準，先點擊右方工具列"Withdraw"，令探針 遠離基板，執行 Calibrate >Thermal Tune 功能，利用探測探針的共振頻率來計算 探針的彈性常數，照順序點擊圖 4.12 中"Acquire Data"獲得共振頻率曲線後，選 取範圍後，點擊 "Calculate PSD" "Fit Data"，完成曲線擬合後，點擊"Calcula Spring K"，即可獲得該探針的彈性常數(圖 4.15)。
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圖 4.15 探針共振頻率擬合圖
完成校準後，更換欲量側之樣品後，滴上一滴 PBS 於樣品上，在將探針近 針，此時因探針接觸液體，使得雷射產生偏折，所以必須要在調整一次反射鏡(圖 4.11)，並且修正雷射光點的偏折。
隨後，調整掃描範圍、掃描速度、蒲松比、探針尖端半徑與探針半錐角，點 擊右方工具列"Engega"使用自動近針，近針完成後，將會自動掃描圖形，同時可 以在各個頻道選擇想獲得的資訊，如樣品形貌、DMT 模數、吸附力、吸附力作 功、壓縮程度、Sneddon 模數。
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