[发明专利]一种适用于轻敲模式原子力显微镜的谐波激励成像系统

权利要求书

1.一种适用于轻敲模式原子力显微镜的谐波激励成像系统，其特征在于：是在传统的轻敲模式原子力显微镜中增加了函数发生器、低通滤波器和锁相放大器，函数发生器连接在AFM探针激励器的激励信号输入端上，锁相放大器连接在光电四象限接收器与AFM控制器之间，在函数发生器与锁相放大器之间串联有低通滤波器；

所述的函数发生器输出的非正弦谐波信号V₀分别作用到低通滤波器和AFM探针激励器上；该函数发生器依据波-成像模型产生多种频率成分的非正弦谐波信号V₀，在波-成像模型中各字母的物理意义为a₁表示非正弦谐波信号V₀中的第一个频率分量的振幅，a₂表示非正弦谐波信号V₀中的第二个频率分量的振幅，a_i表示非正弦谐波信号V₀中的第i个频率分量的振幅，f₁表示第一个共振频率，t表示探测时间，y₂表示最接近于第二个谐波指数的整数，f₂表示第二个共振频率，y_i表示最接近于任意一个谐波指数的整数；

所述的低通滤波器对接收的非正弦谐波信号V₀进行滤除频率高于第一个共振频率f₁的信号分量，从而得到基频信号V₁输出给锁相放大器；

所述的AFM探针激励器中的探针在非正弦谐波信号V₀下进行振动，激光器产生的光束聚焦到AFM探针激励器的悬臂顶端，反射的激光束被光电四象限接收器接收并输出检测控制信号V₂给锁相放大器；

所述的锁相放大器利用基频信号V₁对接收到的检测控制信号V₂进行解调放大处理后分别输出探针振幅V₃和探针相位V₄给AFM控制器；该锁相放大器工作于谐波检测方式，在该谐波检测方式条件下，解调频率设定为F_i＝y_if₁，y_i表示最接近于任意一个谐波指数的整数，f_i表示探针的第i个共振频率；

所述的AFM控制器根据探针振幅V₃和探针相位V₄来输出启动指令给扫描器进行样品的三维成像。