[发明专利]基于角度测量的原子力显微镜测量方法

摘要

本发明公开了一种基于角度测量的原子力显微镜测量方法，属于原子力显微镜AFM的探针/悬臂梁信号的检测技术。该方法采用角度传感器，入射光垂直入射AFM的探针表面，探针转角即反射光偏转角经该传感器检测并转换成与角度变化值成比例的电信号，经信号分析处理得到由于测力变化而引起的悬臂梁的角度变化，进而得到探针的测力变化/物体表面形貌轮廓。本发明的优点在于实现了Z向与XY向运动的分离，从而减小了被测样品形状、体积、重量等的限制，扩大原子力显微镜的适用范围，同时由于测量的是微悬臂梁尖端的角度变化，在恒力模式下探针固定端的位置改变不会影响转角的测量，因此该方法既可克服由于采用挠度测量方法引入的原理性误差及其后续修正问题。

主权项

1.一种基于角度测量的原子力显微镜测量方法，实现该方法采用角度测量型原子力显微镜测量装置，原子力显微镜的悬臂梁位移测量装置采用光学差动式角度传感器，所述的角度测量传感器包括准直光源、会聚透镜、1/4波片、偏光分光镜、分光镜、两个临界角棱镜、两个光电二极管；该方法的特征在于将入射光汇聚后垂直入射到原子力显微镜的探针表面，其反射光的偏转角度经角度测量传感器检测，被反射的激光携带悬臂梁的转角变化信息进入该角度测量装置；角度测量装置采用光学差动式测量方法，该方法在初始测力设定值时，角度测量装置输出信号为零，当扫描过程中测力发生变化时，悬臂梁的弯曲角度发生变化，该变化量被角度测量装置检测并转换成与角度变化值成比例的电信号；该电信号经放大后再经信号分析处理，得到由于测力变化而引起的悬臂梁的角度变化，进而得到探针的测力变化/物体表面形貌轮廓。