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摘要细胞成像技术对生物学家理解生物系统及其动力学极为重要，传统的细胞成像技术包括：光学显微镜，电子显微镜和原子力显微镜。原子力显微镜通过检测原子之间相互作用力，其主要优点在于成像精度高、成像范围大，对样品及环境适用范围广，已成为细胞表面成像的主要工具。<br>　　传统的原子力显微镜通过激光反射来检测探针和样品之间的相互作用力，该方法存在着一定的局限性，如低Q因子的悬臂，较高的热漂移以及繁琐的激光校准程序，此外激光的使用也会在一定程度上对细胞造成损害。为此本文提出了基于原子力显微镜的石英叉传感器技术（TF-AFM），该技术不仅有效地规避了上述问题，还具有如下特点：高Q因子，低功耗，高空间分辨率，高温度稳定性以及高力灵敏度。<br>　　本文系统分析了石英叉的工作原理，详述其电性能和机械性能，并借助COMSOL软件对其机械模型进行仿真，仿真结果与理论模型吻合。通过正反对比QPS，A-probe，QTFs三种常用石英叉传感器的优缺点，选定QTFs作为本文中的石英叉传感器，并利用电化学腐蚀方法制备石英叉传感器，对其Q因子检测结果表明：在空气中，QTFs石英叉传感器的Q因子在2000-8000(平均)范围内，而在水中，由于存在着水动态阻尼的影响，其Q因子在500-2000(平均)范围内。<br>　　文中详述了基于原子力显微镜石英叉传感器成像系统的搭建，并开发了相应的程序，该系统可在轻敲和接触模式下分别对活细胞扫描成像，为防止扫描过程中对细胞造成损害，所有的扫描图像都采用轻敲模式，实验过程中发现的问题及结果如下：1、如果石英叉传感器音叉两侧尖端中有一尖端接触到培养液的表面，将会造成Q因子的急剧下降，从而导致探针针尖和样品间的距离控制不稳定，甚至有可能损坏细胞和探针，2、培养液的挥发并积聚在石英叉两侧的音叉上，使得石英叉传感器质量的增加，从而导致Q因子产生变化，3、为避免石英叉传感器两侧音叉与培养液接触，采用相对较长的探针，这将在一定程度上降低Q因子，不过培养液在石英叉的两侧音叉上积聚又会使得Q因子在一定程度上得到补偿。