[发明专利]一种石英音叉原子力显微镜系统

摘要

本发明公开了一种利用石英音叉控制原子力显微镜针尖和样品间距方法，以及基于该方法搭建的一种石英音叉原子力显微镜系统。该系统包括原子力探针(1)、石英音叉探测器(2)、石英音叉驱动和探测电路(3)、三维样品位置控制器(4)、原子力显微镜控制器(5)以及原子力显微镜的其他装备，如防震隔离，进针马达控制等(6)。其中石英音叉驱动和探测电路(3)包括两个幅度相同但相位相反的信号源A和B，他们的频率和幅度同时可以调节，其中信号源B连接一个电容，信号源A连接石英音叉探测器。石英音叉探测器的另一端和电容的另一端以及一个电阻连接，电阻的另一端接地。电阻两端的电压差通过放大器放大后经锁相输出。

主权项

一种利用石英音叉控制原子力显微镜针尖和样品间距的方法，其特征在于：将针尖或碳纳米管装在表面涂有电极的石英音叉的一个叉枝上，针尖的方向和石英音叉电极表面方向垂直。石英音叉的电极的一极连接一频率和幅度可调的信号源A，另一极连接一个与音叉的静态电容(shunt capacitance)相同容抗的电容，在电容D的另一端接一个和信号源A具有相反相位的信号源B。在电容和石英音叉连接点接一个从1千欧姆到100千欧姆的电阻R，和与之并联的具有高输入阻抗的高带宽的放大器，电阻的另一端接地。放大器的输出幅度输入原子力显微镜的反馈信号通道，用来控制针尖和样品的间距，而相位则输入数据采集通道。