[发明专利]一种磁力显微镜及其测量方法

权利要求书

1.一种磁力显微镜，其特征在于，包括显微镜支架（1）、探针（2）、探测器（3）、激励线圈（5）、扫描器（6）、第一信号发生器（7）、第一信号检测器（8）、控制器（9）及显示器（10）；

所述探针（2）、探测器（3）及扫描器（6）均安装在显微镜支架（1）上，所述被测样品（4）位于扫描器（6）的上方，所述探针（2）位于被测样品（4）的上方，且所述探针（2）在靠近被测样品（4）一侧的针尖的表面镀有一层磁性薄膜；

所述第一信号发生器（7）用于产生激励信号，并通过其第一输出端将激励信号发送到激励线圈（5），同时通过其第二输出端将激励信号发送到第一信号检测器（8）；

所述控制器（9）通过其第一输出端输出电压控制信号到扫描器（6），从而通过电压控制信号控制扫描器（6）的运动；

所述激励线圈（5）在激励信号的作用下产生交变磁场从而对探针（2）和被测样品（4）进行调制，使探针（2）受到磁力，所述探针（2）在磁力的作用下发生振动，所述探测器（3）检测探针（2）的振动信息并发送到第一信号检测器（8），所述第一信号检测器（8）对接收到的探针（2）的振动信息进行解调后，得到探针（2）的位置变化信号并发送到控制器（9），所述控制器（9）根据接收到的位置变化信号获得被测样品（4）的磁力图像并通过其第二输出端输出到显示器（10）。

2.根据权利要求1所述的一种磁力显微镜，其特征在于，还包括激振器（11）、第二信号发生器（12）及第二信号检测器（13），所述第二信号发生器（12）用于产生交变激发电信号并分别发送到激振器（11）及第二信号检测器（13），所述激振器（11）用于根据接收到的交变激发电信号来带动探针（2）发生振动，所述探测器（3）还将检测到的探针（2）的振动信息发送到第二信号检测器（13），所述第二信号检测器（13）用于对接收到的探针（2）的振动信息进行解调后，得到探针（2）的位置变化信号并发送到控制器（9）。

3.根据权利要求1所述的一种磁力显微镜，其特征在于，所述激励线圈（5）位于被测样品（4）的上方、下方或侧面。

4.一种磁力显微镜的测量方法，其特征在于，包括：

进行三维扫描，同时令被测样品（4）与探针（2）之间发生三维位置变化，进而检测探针（2）的位置变化信息并进行解调后，获得探针（2）的位置变化信号，进而对三维扫描过程中探针（2）的位置变化信号进行处理后，获得被测样品（4）的表面形貌图；

进行三维扫描，同时产生交变磁场对被测样品（4）与探针（2）进行调制，使探针（2）受到磁力，进而激励探针（2）进入本振振动模式，同时检测探针（2）在交变磁场作用下所带来的位置变化信息并进行解调后，获得探针（2）的位置变化信号，进而对三维扫描过程中探针（2）的位置变化信号进行处理后，获得被测样品（4）的磁力图像。

5.根据权利要求4所述的一种磁力显微镜的测量方法，其特征在于，所述位置变化信号为振动幅度信号、相位信号及频率信号中的至少一种。

6.一种磁力显微镜的测量方法，其特征在于，包括：

S1、将被测样品（4）固定在扫描器（6）的上方，并令探针（2）与被测样品（4）的表面接触，控制器（9）输出电压控制信号控制扫描器（6）进行三维扫描，扫描时，扫描器（6）在控制器（9）输出的电压控制信号作用下带动被测样品（4）发生三维位置变化，从而带动探针（2）发生三维位置变化，探测器（3）检测探针（2）的三维位置变化信息并发送到第一信号检测器（8）进行解调后，获得探针（2）的位置变化信号并发送到控制器（9），控制器（9）对三维扫描过程中探针（2）的位置变化信号进行处理后获得被测样品（4）的表面形貌图；

S2、控制器（9）输出电压控制信号控制扫描器（6）使探针（2）撤离被测样品（4）的表面一定距离并控制扫描器（6）沿步骤S1的扫描轨迹进行三维扫描，扫描时，第一信号发生器（7）产生激励信号并施加在激励线圈（5）上，激励线圈（5）在激励信号的作用下产生交变磁场从而对探针（2）和被测样品（4）进行调制，使探针（2）受到磁力，进而激励探针（2）进入第一本征振动模式，探测器（3）检测探针（2）的振动信息并发送到第一信号检测器（8），第一信号检测器（8）对接收到的探针（2）的振动信息进行解调后，得到探针（2）的位置变化信号并发送到控制器（9），控制器（9）对三维扫描过程中探针（2）的位置变化信号进行处理后获得被测样品（4）的磁力图像。