原子力显微镜作为纳米尺度表征的核心工具，其样品制备需满足以下多维度的科学要求，以确保成像精度与数据可靠性：
表面形貌控制
样品表面需具备可控的平整度特征。常规测试要求表面起伏不超过5微米，特殊模式如轻敲式需控制在1微米以内。尖锐边角、裂纹等局部缺陷可能导致探针损伤或信号失真，需通过抛光、蚀刻或选择合适基底进行优化。表面清洁度直接影响成像质量，需避免油污、颗粒污染物及化学残留，生物样品需特别注意盐分浓度调控。
尺寸适配规范
样品尺寸需适配扫描器工作范围。标准扫描器支持横向30-100微米、垂直1-5微米的扫描范围，大尺寸样品可通过分区域扫描或定制扫描器实现。厚度限制通常为15微米以下，超厚样品可能引发针尖-样品相互作用异常。块体样品需切割至厘米级以下，粉末样品需通过超声分散形成均匀悬浮液，液体样品需保证胶体稳定性且无沉积现象。
物理特性适配
AFM原子力显微镜工作原理不依赖样品导电性，可兼容绝缘体、半导体及导体。但导电模式如CAFM需样品与基底形成导电通路，PFM/KPFM测试要求表面粗糙度小于200纳米且具备压电响应特性。生物大分子如DNA需通过静电吸附固定于云母片，纳米材料需控制分散浓度以避免团聚效应。
环境适应性设计
大气环境测试需控制湿度以防止水膜形成，液体环境需选择惰性溶剂避免样品溶解或氧化。温度敏感性样品需保持恒温环境，动态过程研究需匹配原位观测模块。特殊应用如力调制模式需样品具备机械稳定性，避免扫描过程中发生塑性变形。
固定与基底选择
样品固定需兼顾机械稳定性与化学兼容性。胶粘法适用于常规样品，银胶可增强导电性，静电吸附适用于带电生物分子。基底选择需匹配样品亲疏水性，云母片需新鲜剥离保证原子级平整，硅片需双面抛光并超声清洗，石英片适用于高温测试场景。
特殊材料处理
薄膜样品需控制厚度均匀性，台阶高度测量要求样品边缘陡直。粉末样品需通过超声预处理实现单分散，固体样品需避免晶界效应干扰。生物样品需固定细胞形态，蛋白样品需防止变性，复合材料需考虑各组分界面特性。
这些要求共同构成原子力显微镜测试的科学基础，通过精确控制样品物理特性、环境参数及制备工艺，可实现从原子级形貌到材料力学性能的全方位表征，为纳米科技、生物医学及材料科学研究提供关键数据支撑。