[发明专利]一种SICM的相位调制成像模式扫描装置和方法

权利要求书

1.一种SICM的相位调制成像模式扫描装置，其特征在于：包括信号发生器、锁相放大器、膜片钳放大器、控制器、探针、XY纳米平台和Z向纳米压电陶瓷；

所述信号发生器、膜片钳放大器、锁相放大器、控制器依次连接；所述信号发生器与锁相放大器连接，膜片钳放大器与探针连接；探针固定于Z向纳米压电陶瓷上并位于XY纳米平台上方；所述控制器与XY纳米平台、Z向纳米压电陶瓷连接；

所述信号发生器的两个输出端分别与锁相放大器的参考信号端、膜片钳放大器的外加电压端连接；

信号发生器输出两路同频的交流电压信号，一路输入锁相放大器的参考信号端，另一路输入膜片钳放大器的外置电压端；膜片钳放大器将外加的交流电压衰减10倍后施加到参比电极与工作电极间；

施加交流电压作为激励信号，获取流经玻璃管探针中与电压同相同频的电流分量作为反馈量控制探针样品间的距离；电流分量的获取及反馈信号的构建需使膜片钳放大器的电流输出端与锁相放大器的信号端连接；膜片钳放大器通过I-V变换器放大两电极间的电流信号I_ac，并输出放大后的信号I_monitor给锁相放大器的信号端；锁相放大器检测与驱动交流电压信号同相同频的电流分量，提取出幅值量，将该幅值作为反馈量输送到控制器的输入端，控制器根据该幅值保持探针尖端距离样品表面的设定高度，然后控制XY纳米平台运动，实现样品的扫描。

2.按权利要求1所述的一种SICM的相位调制成像模式扫描装置，其特征在于：所述膜片钳放大器的电流输出端与锁相放大器的信号端连接。

3.一种SICM的相位调制成像模式扫描方法，其特征在于包括以下步骤：

信号发生器输出两路交流信号，一路输入锁相放大器的参考信号端作为参考电压信号，另一路输入膜片钳放大器的外加电压端衰减10倍后作为驱动电压信号；

调节膜片钳放大器的电容补偿值，并增大驱动电压信号，将电流信号输出至锁相放大器；

锁相放大器根据参考电压信号从电流信号中提取电流分量，并将电流分量的幅值反馈至控制器，控制器根据该幅值来保持探针尖端距离样品表面的设定高度，然后控制XY纳米平台运动，实现样品的扫描；

所述两路交流信号同频率；

所述驱动电压信号频率为5～15kHz，幅值为10～100mV；

所述电容补偿值为1～10pF；

所述提取电流分量具体为：提取与驱动电压信号同相同频的电流分量。