[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

原子力顯微鏡以及利用原子力顯微鏡的光誘導力檢測方法，采用通過測定原子力顯微鏡的懸臂振動模式的共振頻率而對由光子源照射到誘發光誘導力梯度的探針針尖?樣品界面上的光進行檢測的方式。

技術領域

相關申請的交叉引用

本申請主張于2017年01月30日申請的美國專利臨時申請第62/452,307號的優先權，且在此通過參考并入。

背景技術

眾所周知，當原子力顯微鏡(AFM)通過懸臂共振模式的振幅變化對力以及力梯度進行檢測時，會因為真空中的低空氣阻尼以及高機械Q而導致在真空中的應答緩慢(雖然非常敏感)的問題。

一般的光誘導力顯微鏡(PiFM)依賴于振幅檢測。激光將通過直接激勵懸臂共振或通過與第1激勵共振混合而激勵第2共振的方式調制成特定的頻率。無論哪一種方式，信號都是從應答的振幅推導得出，而應答的速度則受到Q的限制。在真空中，較高的Q可能會導致應答時間慢于預期的問題。作為與一般的光誘導力顯微鏡(PiFM)相關的實例，請參閱在此通過參考并入的由Nowak等發表的“利用光誘導力顯微鏡的納米級化學成像(Nanoscalechemical imaging by photoinduced force microscopy)”，Science Advances 2，el501571(2016)。

發明內容

原子力顯微鏡以及利用原子力顯微鏡的光誘導力檢測方法，采用通過測定原子力顯微鏡的懸臂振動模式的共振頻率而對由光子源照射到誘發光誘導力梯度的探針針尖-樣品界面上的光進行檢測的方式。

適用本發明之一實施例的原子力顯微鏡，包括：懸臂，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，利用所檢測到的懸臂的振動對懸臂振動模式的共振頻率進行測定并檢測出光誘導力梯度。

適用本發明之一實施例的利用原子力顯微鏡的光誘導力檢測方法，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，利用所檢測到的懸臂的振動對懸臂的振動模式的共振頻率進行測定并檢測出光誘導力梯度的步驟。

適用本發明之實施例的其他形態以及優點，能夠通過與作為本發明之原理的實例進行圖示的附圖相關的下述詳細說明得到進一步明確。

附圖說明

圖1是適用本發明之一實施例的頻率調制-光誘導力顯微鏡(FM-PiFM)系統的塊圖。

圖2是適用本發明之另一實施例的頻率調制-光誘導力顯微鏡(FM-PiFM)系統的塊圖。

圖3是適用本發明之一實施例的利用原子力顯微鏡的光誘導力檢測方法的流程圖。

在整個說明書中，類似的參考符號將用于指示類似的構成要素。

具體實施方式

如通過參考并入本申請的由Albrecht等在J.Appl.Phys.69，pp.668-673(1991)中發表的“通過利用高Q懸臂的頻率調制檢測增強力顯微鏡靈敏度(Frequency modulationdetection using high-Q cantilevers for enhanced force microscopesensitivity)”所述，通過在懸臂的共振頻率而非振動幅度中測定偏移，能夠避免因為高Q而導致的的速度限制。實際上，不僅能夠高速生成應答信號(主要受限于用于測定頻率的系統速度)，而且通過高Q還能夠提升信噪比以及靈敏度。