原子力显微镜(AtomicForceMicroscope,AFM)是扫描探针显微镜(ScanningProbeMicro-scope，SPM)中重要的一种，是国际上近些年发展起来的可以在微/纳米尺度下进行表面分析的新型仪器。AFM是利用原子间的相互作用力来获知样品表面的形貌，具有操作容易、样品制备简单、操作环境宽松、样本表面图像分辨率高等优点，已在材料科学、表面科学、生命科学、微细加工等方面获得广泛的应用。
在木材科学与技术研究领域中，国内外研究人员已开始利用AFM技术进行木材微观结构研究。目前研究主要包括两个方面：一方面是材料表面形貌、相结构的表征，在微米、纳米的范围内获取图像。另一方面是木质材料细胞壁的力学性能，如硬度、弹性模量和屈服强度的测量。木材纤维截面形状特征参数属于微观测试对象，目前常采用的研究方法有光学显微镜(LM)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)和扫描隧道电镜(STM)。本文尝试利用AFM技术对杨木木纤维形态尺寸特性进行分析研究，为杨木结构的微观研究提供实验依据。
1材料与方法
1.1试验材料与仪器
1.1.1试验材料试材为速生杨木(NL-6583)，采自徐州铜山张集林场，16年生，在胸高1.3m处切取1个厚5cm的圆盘，直径约30cm。按年轮划分，速生杨木横截面上由内向外，年轮1~6为幼年材，年轮7~9为过渡材，年轮10~16为成熟材。相比之下，成熟材的变异性较少。由于AFM测试所需要的试件是非常有限的，本文试件制备用材选取集中在成熟材区的第13个年轮中的晚材部分。
1.1.2试验仪器原子力显微镜：XE-100型，韩国PSIA公司;超薄切片机：LKB-2188，瑞典。
1.2试验方法
1.2.1试样制备试样包埋：从试件中用锋利刀片切取横截面尺寸为5×1mm,长为5~8mm的较小木片，用Spurr树脂放入真空干燥箱内进行24h浸注渗透包埋，待木片均沉入树脂中后将烘箱升温至70℃对树脂进行加热固化，时间约为8h，固化后的样品为长条形包埋块。
试样抛光：由于原子力测试对试样表面光洁度有极高要求，所以包埋块的表面(横切面)需要用超薄切片机抛光。先将包埋块含有试样的一端用砂光机加工成梯形，然后固定在一个圆柱形塑料块上，以便切片机进行夹持。抛光时的进刀厚度为1μm。
1.2.2试验过程测量时，将用双面胶固定在钢制样品垫上，再放置在样品台上(磁铁固定)进行扫描。AFM主要参数设定如下：接触模式扫描速度和扫描力分别为0.5Hz和1.08nN。
2图像处理
图像扫描后还需要通过原子力显微镜配套软件(XEI1.5)进行数据处理与分析。得到原始的形貌像之后，图像处理主要步骤如下：第一步是斜度校正(SlopeCorrection)，为的是消除样品倾斜或弯曲(极小程度)造成的图像失真。通过软件的拉平(Flatten)功能可以方便地消除x,y方向的图像倾斜。第二步是消除噪声，保证图像的真实性。第三步根据需要还可以对图像进行滤波、放大、灰度转换、改变像素以及切面、输出3D图像等操作图。处理图像结束后得到相对真实的表面形貌图，再直接进行分析。图1是一组木材横切表面斜度校正处理前后的表面形貌图。
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3结果与分析
图2和图3为AFM扫描的杨木表面形貌图及细胞壁厚度、长度尺寸测试图。仿照正六边形外接圆的原则，细胞外径是指各细胞最大边界间的直线
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距离（见图4）。表1为所测杨木细胞壁的基本尺寸统计。
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由表1可知，所测杨木细胞横截面的壁厚尺寸为1.126~3.082μm;壁长为3.195~19.004μm;细胞外径为9.023~26.802μm。冯冰(2007)测量文县杨木的基本尺寸分别为导管壁厚2.6μm，平均木纤维长1209μm，宽21.05μm，长宽比57.4，壁厚2.37μm，胞壁直径16.3μm，壁腔比0.291。比较而言，本文的测量数据较为合理。
4结论与建议
原子力显微镜是利用原子间的相互作用力来进
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行样品表面形貌表征的，具有操作容易、样品制备简单、操作环境无限制、样本表面图像分辨率高等优点，因此完全可以在微/纳米尺度下对速生杨木的细胞形态特征进行测量。本文作者在微/纳米尺度下测得杨木细胞横截面的导管壁厚平均尺寸为2.230μm；木纤维壁厚平均为2.044μm，壁长平均为9.498μm；细胞外径平均为19.723μm。这与前人的研究结论相一致。而且该方法还可表征木质材料细胞壁的力学性能，如硬度、弹性模量和屈服强度的测量，因此，今后可在木材微观结构研究中大力推广应用。
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