[发明专利]原子力显微镜及其驱动方法

权利要求书

1、一种能在大气压力下以高分辨率高速观察样品表面的外形的原子力显微镜，包括：

多个用于测定该样品表面的扫描探头，其中各该扫描探头包含具有尖端及第一与第二致动器的悬臂；

用于检测从所述各该扫描探头反射的光束以响应第二信号将其转换成第一信号的装置；以及

用于通过生成第三与第四信号来驱动扫描探头及检测关于样品表面的外形的信息的装置；

其中该第一致动器响应第三信号而执行轻拍操作，第二致动器响应第四信号而执行定位操作，且该第三信号的频率高于该第四信号的频率。

2、按照权利要求1的原子力显微镜，还包括：

用于发射光束的装置；

用于在驱动装置的控制下将光束扫描到所述各该扫描探头上的装置；以及

用于在上面显示表示样品表面的外形的图像的装置。

3、、按照权利要求2的原子力显微镜，其中该驱动装置包括：

用于滤波该第一信号来抽取与第三信号的频率分量不同的频率分量的装置，其中该抽取的频率分量是与关于样品表面的外形的信息直接相关的；

用于生成第三信号并将其提供给第一致动器的装置；

用于生成第四信号并将其提供给第二致动器的装置；

用于为了控制光束扫描装置而根据第一信号生成第二信号的装置；以及

用于计算悬臂在相对于样品表面的法线方向上移动的位移以根据抽取的频率分量，生成承载信息的第六信息的装置。

4、按照权利要求3的原子力显微镜，其中该光束扫描装置根据从驱动装置生成的第二信号将光束扫描到所述各该扫描探头上。

5、按照权利要求4的原子力显微镜，其中该尖端是设置在悬臂的自由端上的。

6、按照权利要求5的原子力显微镜，其中该驱动装置还包括：

用于根据第二信号生成第五信号的装置；以及

用于响应第五信号选择连接到所述各该扫描探头的第二致动器上的输出端，从而将第四信号提供给该第二致动器的开关单元。

7、按照权利要求6的原子力显微镜，其中该第一与第二致动器是设置在悬臂上与设有尖端的自由端相对的端上的。

8、按照权利要求7的原子力显微镜，其中该第一致动器是布置成在悬臂上与第二致动器相对的。

9、按照权利要求8的原子力显微镜，其中该检测装置包含：

多个用于检测光束并将其转换成第一信号的光电探测器；以及

多个用于将第一信号的电平放大成预定的信号电平的信号放大器；

其中各该光电探测器连接在至少一个信号放大器上。

10、按照权利要求9的原子力显微镜，其中该检测装置还包括用于响应第五信号选择信号放大器之一的开关单元。

11、按照权利要求10的原子力显微镜，其中该计算装置根据所抽取的频率分量与第三信号的频率分量计算对应于悬臂的弯曲量的位移以借此生成第六信号，其中悬臂的弯曲是由尖端与要观察的样品表面之间的原子间力导致的。

12、按照权利要求11的原子力显微镜，其中该第四信号驱动第二致动器执行定位操作，其中该定位操作在样品表面的测定点上将悬臂的弯曲状态恢复到其平衡状态而不改变悬臂的当前位置。

13、按照权利要求12的原子力显微镜，其中该轻拍操作是该尖端以恒定的时间间隔周期性地与样品表面接触然后离开的操作。

14、按照权利要求13的原子力显微镜，其中表示样品表面的外形的图像是根据该第六信号重构的。

15、按照权利要求14的原子力显微镜，其中该第六信号对应于悬臂的弯曲量。