通过外置的锁相放大器（Lock-in amplifier）、信号平均器（BOXCAR）、任意波形发生器（AWG）、飞秒激光器与调制器等仪器与AFM连用，可以在原有AFM成像的基础上扩展多种高级的成像模式或者实现时间分辨测量成像或者扫描近场显微镜成像。与AFM连接的常见的仪器是锁相放大器，连接示意图如下图1所示。
图1 锁相放大器与AFM之间的连接示意图
在实际的实验装置连接中，当锁相放大器产生的电压激励信号或者接收光电探测器输出的信号时，锁相放大器有时候并不是直接与AFM或AFM controller连接，而是通过信号接收模块（signal access module，SAM）与AFM的controller进行连接并进行信号的传递。锁相放大器通过SAM与AFM controller之间的通用连接方案如下图2所示。
图2 锁相放大器通过SAM与AFM连接的线路图
悬臂梁驱动信号（cantilever drive signal）、探测器输出信号（signal from photodetector）、反馈信号（feedback signal）及触发信号（trigger signal）都必须通过BNC cable或者SMA cable连接到Lock-in amplifier的前端输入口或者后端的AUX端口。当某些AFM与锁相放大器连接需要SAM时，需要在SAM上面选择切换模式，也就是说切换到外置的锁相放大器模式还是直接使用AFM内部的Lock-in Amplifier。对于SAM的型号，每个AFM厂家都有配套设备，需要购买AFM的厂家咨询购买。在这里，本人推荐一块小巧、低信号变形及低噪声拾取的信号接收模块，请见下图所示。
如下举例几种SAM的硬件连接方式
Nanoscope III, IIIa, IV（Digital Instruments，DI开发）
通过SAM可以得到探测器信号和给悬臂梁提供驱动信号。SAM应该置于显微镜和controller之间。SAM除了使用上述推荐的模块外，也可以使用Bruker/Veeco/DI提供的SAM，此SAM有更多的其他信号。在实际连接时，建议您查看manual或者咨询厂家工程师。SAM的连接图如下图所示。
来自Veeco/Digital Instruments的SAM的典型连接。SAM III连接到Dimension 3100 AFM。依据controller、AFM和SAM不同版本，上图的线路连接会稍有不同。上图中的开关按钮朝向左边用于锁相放大器模式而朝向右边用于正常AFM工作模式
用BNC cable从controller后部可以获得NS-IV controller的触发信号。对于NS-III和NS-IIIa controller，通过controller box内部的BNC连接器获得。此时，您需要移开controller的盖子。具体的过程，请见如下。
Nanoscope III和IIIa触发信号获得
移调NS-III或者NS-IIIa controller盖子四角上的4个螺丝
连接End of Line（EOL）和End of Frame（EOF）触发到BNC连接器。也可以把EOL和EOF连接到BNC块头连接器上，然后把BNC块头连接器安装到controller盖子的外部，如下图所示。
通过BNC块头连接器获得EOL和EOF信号
Nanoscope V连接
NS-V controller目前由Bruker销售，其适用于大部分AFM如Icon、Fast-Scan AFM。如果NS-V正在运行Multimode AFM或者Dimension AFM，所推荐的SAM可以获得信号接收。如果NS-V controller在Multimode 或者Dimension AFM上运行，您也可以使用与NSIII和NSIV controller相同的SAM。如果您正在运行Bruker Icon、Fast-Scan或者其他使用NSV controller的AFM，您也可以使用本博文推荐的SAM模块。对于Nanoscope V的典型连接方式，请参见下图。
Bruker SAM-V连接方式类似于DI和Veeco的SAM连接，但是这两个SAM模块不能交叉使用。
如果需要获得NS-IV controller的触发信号，请参见下图所示。
NS-V controller前面板上的EOL和EOF triggers
JPK Nanowizard III连接
对于JPK Nanowizard III的连接方式，请参见下图所示。
Asylum MFP-3D
Asylum MFP-3D系统可以在老旧的MFP-3D controller、ARC和ARC2 controller上发现。对于这些controller，用BNC cable在controller前面板可以直接获得信号。硬件连接方式可依照图2的连接方式进行操作。
如果需要使用触发连接，需要从Asylum Research上购买Digital Access Module（DAM），如下图所示。此模块连接到controller前面的DIN connector上面。DAM上面的Port 2 Line和Port 2 Frame分别连接到锁相放大器的触发输入端口。
AR的Digital Access Module
Asylum Cypher
Cypher AFM运行ARC或者ARC2 controller。信号连接方式与MFP-3D的连接方式相同。此外，如果Cypher本身后部端口可以使用的话，那么也可以不用SAM模块，可以直接将锁相放大器连接到controller上。锁相放大器的输出端口1/2连接到Cypher backpack的输入端口0/1，Cypher backpack的输出端口0连接到锁相放大器的输入端口。
ARC和ARC2 controller的触发信号连接与MFP-3D controller的连接方式完全相同，也是需要用到相同的Digital Access Module。
