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原文传递一种适用于轻敲模式原子力显微镜针尖与样品间距的检测装置

专利名称：	一种适用于轻敲模式原子力显微镜针尖与样品间距的检测装置
摘要：	本发明公开了一种适用于轻敲模式原子力显微镜针尖与样品间距的检测装置，该检测装置是在现有原子力显微镜的PID控制器上分别连接有DDS信号发生电路和锁相放大电路，以及对探测器进行改进，本发明中的探测器由双臂石英音叉和探针组成。在信息检测方面本发明采用激励电压信号作为驱动音叉振动的方式，然后通过检测流经音叉的电流来确定针尖与样品之间的距离。本发明提出的距离检测采用锁相放大的处理手段，在得到样品形貌图像的同时可以得到相位图像。本发明设计的探测器的结构更加简单、体积小、可靠性高。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京航空航天大学
发明人：	钱建强;华宝成;李渊;李英姿;杨勇
专利状态：	有效
申请日期：	2009-06-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-01-01T00:00:00+0800
申请号：	CN200910087765.2
公开号：	CN101592582
代理机构：	北京永创新实专利事务所
代理人：	周长琪
分类号：	G01N13/16(2006.01)I
申请人地址：	100083北京市海淀区学院路37号
主权项：	1、一种适用于轻敲模式原子力显微镜针尖与样品间距的检测装置，该轻敲模式原子力显微镜包括有扫描器、PID控制器，其特征在于：还包括有探测器、DDS信号发生电路和锁相放大电路；探测器由双臂音叉(1)和探针(2)组成，探针(2)粘接在双臂音叉(1)的 B支臂(1b)的端部，且针尖向下，针尖与样品台(3)的间距记为d，d＝1nm～ 100nm；探针(2)的针尖为锥形；双臂音叉(1)的连接端(1c)安装在轻敲模式原子力显微镜的一个支架上；在加载有激励电压信号R(t)时，双臂音叉(1)的A支臂(1a)和B支臂(1b)将产生剪切形式的振动，然后通过锁相放大电路实时检测双臂音叉(1)在振动时产生的电流X(t)； DDS信号发生电路根据PID控制器输出的控制频率F产生激励电压信号R(t)，该激励电压信号R(t)一方面作用在探测器上，另一方面作用在锁相放大电路上；锁相放大电路包括有检测通道部分和参考通道部分；所述的检测通道部分的信息处理为：第一运算放大器11对接收的实时检测电流信号X(t)进行电流与电压的转换处理得到电压信号f11输出；带通滤波器12对接收的电压信号f11进行滤除带外噪声处理后得到振动电压信号f12；第一乘法器13对接收的振动电压信号f12和激励电压信号R(t)进行模拟乘法运算得到第一混频信号 f13；第一低通滤波器14对接收的第一混频信号f13进行滤除高频分量处理，得到第一差频信号f14；第二运算放大器15对接收的第一差频信号f14进行幅度调理，得到同相电压信号1(t)输出；所述的参考通道部分的信息处理为：移相电路21对接收的激励电压信号R(t)进行移相π/2处理，得到移相信号f21；第二乘法器22对接收的移相信号f21和振动电压信号f12进行模拟乘法运算得到第二混频信号f22；第二低通滤波器23对接收的第二混频信号f22进行滤除高频分量处理，得到第二差频信号f23；第三运算放大器24 对接收的第二差频信号f23进行幅度调理，得到正交电压信号Q(t)输出。
所属类别：	发明专利