[发明专利]一种原子力探针针尖修正系统

权利要求书

1.一种原子力探针针尖修正系统，其特征在于，包括：探针偏转检测装置、探针起振压电装置、横纵向力生成装置、针尖模型解析器、探针修正控制器、脉冲冲击修正装置、原子力修正装置、压电扫描器和修正标准装置；

所述探针偏转检测装置、所述横纵向力生成装置、所述针尖模型解析器和所述探针修正控制器依次连接，所述横纵向力生成装置与所述探针修正控制器连接；

所述探针修正控制器分别与所述脉冲冲击修正装置和所述原子力修正装置连接，所述脉冲冲击修正装置和所述原子力修正装置均与所述压电扫描器连接，所述压电扫描器上设置所述修正标准装置，所述探针起振压电装置上设置待修正探针；

所述探针偏转检测装置用于发出激光，根据待修正探针反射的激光产生横向电压偏移信号和纵向电压偏移信号；

所述横纵向力生成装置用于根据所述横向电压偏移信号和第一参考信号产生横向力，根据所述纵向电压偏移信号和第二参考信号产生纵向力；所述第一参考信号和所述第二参考信号均为与所述待修正探针的共振频率相同的正弦波信号；

所述针尖模型解析器用于根据所述横向力和所述纵向力确定针尖附着物的尺寸和方位；

所述探针修正控制器用于：

根据所述针尖附着物的尺寸和方位确定修正方式，并产生启动信号；所述修正方式包括脉冲冲击修正和原子力修正；

将所述纵向力发送至所述脉冲冲击修正装置和所述原子力修正装置；

所述脉冲冲击修正装置用于当所述修正方式为所述脉冲冲击修正时，根据所述启动信号和所述纵向力控制所述压电扫描器移动，使得所述修正标准装置处于所述待修正探针的下方；在所述探针起振压电装置起振时，产生调控脉冲，调节所述待修正探针与所述修正标准装置间的电场，使得所述针尖附着物从待修正探针上转移到所述修正标准装置上，实现所述待修正探针的的针尖修正；

所述原子力修正装置用于当所述修正方式为所述原子力修正时，根据所述启动信号和所述纵向力控制所述压电扫描器产生带有偏置的水平圆周运动，控制调节所述修正标准装置和所述待修正探针间的竖直距离，使得所述针尖附着物从待修正探针上转移到所述修正标准装置上，从而实现所述待修正探针的针尖修正。

2.根据权利要求1所述的原子力探针针尖修正系统，其特征在于，所述探针偏转检测装置包括：激光器以及依次连接的四象限探测器、四通道前置转化器和横纵向信号解算器；

所述激光器用于发射照射于所述待修正探针的悬臂背面的激光；

所述四象限探测器用于接收所述悬臂背面反射的反射光斑，得到电流信号；

所述四通道前置转化器用于将所述电流信号转化为电压信号；

所述横纵向信号解算器用于将所述电压信号分离成所述横向电压偏移信号和所述纵向电压偏移信号。

3.根据权利要求1所述的原子力探针针尖修正系统，其特征在于，所述横纵向力生成装置包括：横向锁相器、横向力谱解算器、纵向锁相器和纵向力谱解算器；

所述探针偏转检测装置、所述横向锁相器、所述横向力谱解算器和所述针尖模型解析器依次连接；

所述横向锁相器用于根据所述横向电压偏移信号和所述第一参考信号，得到横向频率偏移信号；

所述横向力谱解算器用于根据所述横向频率偏移信号，得到所述横向力；

所述探针偏转检测装置、所述纵向锁相器、所述纵向力谱解算器和所述针尖模型解析器依次连接，所述纵向锁相器与所述探针修正控制器连接；

所述纵向锁相器用于根据所述纵向电压偏移信号和所述第二参考信号得到纵向频率偏移信号，将所述纵向力发送至所述探针修正控制器；

所述纵向力谱解算器用于根据所述纵向频率偏移信号，得到所述纵向力。

4.根据权利要求3所述的原子力探针针尖修正系统，其特征在于，还包括：压电驱动装置；所述脉冲冲击修正装置和所述原子力修正装置均通过所述压电驱动装置与所述压电扫描器连接；

所述压电驱动装置用于：

根据所述启动信号和所述纵向力产生第一驱动信号，控制所述压电扫描器移动，使得所述修正标准装置处于所述待修正探针的下方；

根据所述启动信号、所述纵向力、修正信号和偏置电压信号产生第二驱动信号，控制所述压电扫描器产生带有偏置的水平圆周运动，控制调节所述修正标准装置和所述待修正探针间的竖直距离；所述修正信号为正弦波信号。