[發明專利]光誘導力顯微鏡的頻率調制檢測

有效

• 申請號: 201880014723.3
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN110366686B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 托馬斯·R·阿爾布雷希特
• 申請（專利權）人: 分子前景公司
• 主分類號: G01Q60/24
• 分類號: G01Q60/24;G01Q20/00;G01Q60/00;G01Q60/32
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 金星

1.一種原子力顯微鏡，其特征在于，包括：

配備有探針針尖；

光子源，用于對誘發光誘導力梯度的探針針尖-樣品界面進行照射；

偏向探測器，用于對懸臂的振動進行檢測；以及，

信號處理回路，利用所檢測到的上述懸臂的振動對上述懸臂振動模式的共振頻率的變化進行測定并檢測出上述光誘導力梯度。

2.根據權利要求1所述的原子力顯微鏡，其特征在于，還包括：

信號生成器，通過生成調制信號并將上述光子源調制成調制頻率而對光誘導力進行調制，并借此對上述懸臂的上述共振頻率進行頻率調制。

3.根據權利要求2所述的原子力顯微鏡，其特征在于，還包括：

懸臂驅動器，用于生成驅動信號，來驅動上述懸臂以上述共振頻率中的某一個頻率振動，其中上述驅動信號的頻率跟蹤懸臂的共振頻率的變化；以及，

頻率調制（FM）解調器，通過對上述驅動信號進行頻率解調而推導出光誘導力信號并借此檢測出上述光誘導力梯度。

4.根據權利要求3所述的原子力顯微鏡，其特征在于：

上述懸臂驅動器利用對與驅動信號相關的懸臂振動的相位進行測定的鎖相環路對上述懸臂的共振頻率進行跟蹤，通過對驅動信號的頻率進行調整而使得驅動信號與懸臂振動之間維持固定的相位關系。

5.根據權利要求2所述的原子力顯微鏡，其特征在于，還包括：

懸臂驅動器，生成以與上述懸臂共振頻率接近的固定頻率對上述懸臂進行驅動的驅動信號；其中，上述信號處理部通過對與上述驅動信號的上述固定頻率相關的上述懸臂的振動相位進行測定而驅動光誘導力信號并借此檢測出上述光誘導力梯度。

6.根據權利要求2所述的原子力顯微鏡，其特征在于：

上述光子源是以第2調制頻率調制或生成脈沖。

7.根據權利要求6所述的原子力顯微鏡，其特征在于：

上述第2調制頻率對應于上述懸臂的第2震動模式。

8.根據權利要求6所述的原子力顯微鏡，其特征在于：

上述第2調制頻率對應于上述懸臂的兩個振動模式之間的差頻或和頻。

9.根據權利要求8所述的原子力顯微鏡，其特征在于：

驅動上述懸臂以第1震動模式振動并通過對第2震動模式的振動振幅進行測定而生成光誘導力信號。

10.一種利用原子力顯微鏡的光誘導力檢測方法，其特征在于，包括：

利用光子源的光對誘發光誘導力梯度的探針針尖-樣品界面進行照射的步驟；

對上述原子力顯微鏡的懸臂振動進行檢測的步驟；以及，

利用所檢測到的上述懸臂的振動對上述懸臂的振動模式的共振頻率的變化進行測定并檢測出上述光誘導力梯度的步驟。

11.根據權利要求10所述的光誘導力檢測方法，其特征在于，還包括：

通過將上述光子源調制成調制頻率而對光誘導力進行調制，并借此對上述懸臂的上述共振頻率進行頻率調制的步驟。

12.根據權利要求11所述的光誘導力檢測方法，其特征在于，還包括：

利用驅動信號使上述懸臂以上述共振頻率中的某一個頻率振動的步驟，其中上述驅動信號的頻率跟蹤上述懸臂的上述共振頻率的變化；以及，

通過對與上述懸臂相關的上述驅動信號進行頻率解調而推導出光誘導力信號并借此檢測出上述光誘導力梯度的步驟。

13.根據權利要求12所述的光誘導力檢測方法，其特征在于：

上述驅動信號的頻率跟蹤，是利用對與上述驅動信號相關的上述懸臂振動的相位進行測定并通過對上述驅動信號的頻率進行調整而使得上述驅動信號與上述懸臂振動之間維持固定的相位關系的鎖相環路實現。