Недостатки:

1. Чувствителен к внешним шумам

2. Наименьшее латеральное изменение

3. Наименьшая скорость сканирования

4. Функционирует в условиях вакуума, когда отсутствует адсорбция слоя воды на поверхности

5. Попадание на кантилевер частички с поверхности образца во время сканирования меняет его частотные свойства.

В полуконтактном режиме также возбуждаются колебания кантилевера. В нижнем полупериоде колебаний кантилевер касается поверхности образца. Такой метод является промежуточным между полным контактом и полным бесконтактом.

Достоинством полуконтактного режима является устранение латеральных сил, действующих со стороны поверхности на зонд, что улучшает интерпретацию получаемых изображений.

Помимо Ван-дер-ваальсовых сил в атомно-силовом микроскопе со стороны поверхности действует ряд взаимодействий: упругие силы, силы адгезии, капиллярные силы. Их вклад особенно заметен при полуконтактном режиме, когда вследствие прилипания кантилевера к поверхности возникают гистерезисы, которые существенно усложняют процесс получения изображения и интерпретацию результатов.

Основная конструкция атомно-силового микроскопа:

- жёсткий корпус удерживающий систему;

- держатель образца;

- устройство манипуляции;

- зонд;

- система регистрации отклонения зонда:

- оптическая (включает лазер и фотодиод)

- пьезоэлектрическая (использует прямой и обратный пьезоэффект)

- интерферометрическая ( состоит из лазера и оптоволокна)

- ёмкостная (измеряет изменение ёмкости между кантилевером и неподвижной пластиной)

- туннельная (регистрирует изменение туннельного тока между кантилевером и туннельной иглой)

- система обратной связи;

- управляющий блок с электроникой;

Рисунок 4. Схематическая конструкция АСМ.

В зависимости от конструкции возможно два вида движения: движение зонда относительно неподвижного образца или движение образца, относительно закреплённого зонда.

Манипуляции делятся на две группы: первая предназначена для грубого регулирования расстояния между кантилевером и образцом (диапазон движения порядка сантиметра). Вторая предназначена для прецизионного сканирования (диапазон движения порядка микрон). В качестве прецизионных манипуляторов используются элементы из пьезокерамики. Они осуществляют перемещение на расстояние порядка ангстрем. Однако вызывают такие недостатки как термодрейф, нелинейность, гистерезис, и т.д. Нелинейность, гистерезис и ползучесть (крип) пьезокерамики сканера также являются причинами сильных искажений изображения. Часть искажений возникает также из-за взаимных паразитных связей, действующей между осями манипулятора сканера.

Для исправления искажений в реальном масштабе времени используют ПО (особенность ориентированного сканирования) либо сканеры, снабжёнными замкнутыми следящими системами.

Ближнепольная оптическая микроскопия – оптическая микроскопия, обеспечивающее лучшее разрешение, чем обычный оптический микроскоп. Повышение разрешения достигается детектированием рассеивание света от излучаемого объекта на расстояние меньшее длины волны света.

Часть светового потока, распространяющегося по волокну, проходит через выходное сечение зонда, как сквозь диафрагму в металлическом экране, и достигает образца, расположенного в ближнем поле источника. Если расстояние z до поверхности об­разца и радиус r_д диафрагмы удовлетворяют условию r_д∙ z << λ, то размер светового пятна на образце близок к размеру диафрагмы. При перемещении зонда вдоль образца возможна реализация раз­решения, не ограниченного дифракцией, или сверхразрешения.

В зависимости от наличия и отсутствия диафрагмы на концах зонда, выделяют 2 основные группы: апертурные и безапертурные.

В апертурных луч лазера через согласующийся элемент попадает в заострённое металлизированное волокно и на выходе сужается до размеров диафрагмы. Взаимное перемещение острия и образца в трех измерениях осуществляется с помощью пьезодвижите­лей. Прошедшие через образец или отраженные и рассеянные фо­тоны улавливаются одним из микрообъективов и направляются в регистрирующий прибор, (фотоумножитель). Широко распростране­ны приборы, работающие в режиме сбора фотонов, когда зонд переносит фотоны от образца, освещенного, например, через мик­рообъектив, к детектору. В комбинированном режиме (освещение/ сбор) зонд выполняет одновременно обе функции.  В комбинированных приборах запись изображения осу­ществляется одновременно по двум каналам, один из которых воспроизводит рельеф поверхности, а другой — локальное рас­пределение показателя преломления в тончайшем приповерхност­ном слое. Возможность различения оптического и топографиче­ского контрастов существенно упрощает интерпретацию изобра­жения. Наибольшее распространение получил метод контроля, основанный на изменении тангенциальной составляющей силы физического взаимодействия острия с образцом.

Рисунок 5. Схема работы оптического микроскопа в ближнем поле:

1 — оптическое волокно; 2 — проходя­щее через зонд излучение; 3 — слой ме­талла; 4 — выходная апертура зонда; h — расстояние между исследуемой поверх­ностью и апертурой зонда; d — выходной диаметр оптического волокна.

В сканирующих ближнепольных оптических микроскопах ис­пользуется луч света диаметром меньше, чем длины волны источни­ка света. Свет подается по оптическому волокну, которое стравли­вается на острие. Такое технологическое новшество позволяет полу­чить высокую степень разрешения микроскопа, превосходящую классическую оптику.

Ближнепольный оптический микроскоп на основе светового во­локна с малой апертурой на выходе весьма полезен при исследо­вании фоточувствительных структур, биологических объектов и на­ноструктурированных материалов.

.