[发明专利]一种原子力声学显微镜探针接触谐振频率追踪方法

权利要求书

1.一种原子力声学显微镜探针接触谐振频率追踪方法，其特征在于，所述的原子力声学显微镜探针接触谐振频率追踪方法基于频谱分析方法，通过快速傅立叶变换，将单频方波激励代替正弦波扫频，实现原子力声学显微镜探针接触谐振频率的追踪。

2.按照权利要求1所述的原子力声学显微镜探针接触谐振频率追踪方法，其特征在于，所述的追踪方法的具体步骤为：

1)跟踪响应原子力声学显微镜的探针(2)与样本(4)当前接触点的表面形貌信息；

2)确定原子力声学显微镜的探针接触谐振频率；

3)设定样本超声换能器的激励频率为原子力声学显微镜的探针接触谐振频率；

4)分离和提取图像信号，将原子力声学显微镜的探针(2)移至下一个接触点；

所述的步骤1)跟踪响应原子力声学显微镜的探针(2)与样本(4)当前接触点的表面形貌信息的方法为：

原子力声学显微镜的探针(2)与样本(4)当前接触点的表面形貌信息为低频信号，该低频信号经光电传感器(3)检测到后，输出至Z扫描器反馈控制器(7)；Z扫描器反馈控制器(7)将该信号与参考值比较，得出误差信号并经比例和积分运算后输出，该输出信号一方面作为样本表面高度信号输出到图像显示器(12)显示成高度图像，另一方面驱动Z扫描器(8)进行Z方向伸缩运动，使探针(2)与样本(4)当前接触点的相互作用力恒定，该恒定的作用力使光电传感器(3)检测的电压值等于上述参考值；

所述的步骤2)确定原子力声学显微镜的探针接触谐振频率的方法为：

通过探针超声换能器给原子力声学显微镜的探针(2)施加单频方波激励信号，激励探针(2)振荡；光电传感器(3)检测探针(2)对该方波激励的响应，并将该响应电压信号输入到主控制器(10)；主控制器(10)进行快速傅立叶变换，确定振幅最大值时对应的谐振频率信息，该谐振频率即为原子力声学显微镜的探针接触谐振频率；

所述的步骤4)分离和提取图像信号的方法为：

将步骤2)确定的探针接触谐振频率作为参考信号输入锁相放大器(11)，同时将光电传感器(3)检测的探针偏转信号作为锁相放大器(11)的输入信号；在原子力声学显微镜的探针(2)扫描初始接触点时，调整锁相放大器(11)的相位，使锁相放大器(11)的输出值最大；在原子力声学显微镜继续扫描探针(2)与样本(4)的其余接触点时，保持锁相放大器(11)的相位值不变，锁相放大器(11)即为样本(4)的次表面结构声成像信号，通过图像显示器(12)显示成次表面结构图像。