摘要：为了进一步提高自制超高真空室温非接触式原子力显微镜（NC-AFM）的检测灵敏度和获得材料表面更高分辨率的原子图像,在比较了原子力显微镜探针振动位移检测的三种方法的基础上,重点研究了光束偏转检测方法,理论上分析了这种方法的偏转检测灵敏度与噪声。设计了一个高灵敏度、低噪声的光束偏转检测系统,该系统的激光光斑能够高精度地聚焦在悬臂上,能容易、直观地对准激光光路,并高效地检测到悬臂的振动和探针的共振频率。通过实验,验证了准直激光的质量及光路的对准,并利用该系统在超高真空非接触式原子力显微系统中进行探针振动实验,得到了探针的共振频率为161.736 8 kHz,通过计算得到探针共振的品质因数为12 939,说明系统具有高灵敏度和低噪声的性能。有望在进一步提高原子力显微镜分辨率方面得到应用。

摘要：原子力显微镜(AFM)是一种表征样品表面的物理化学信息的精密仪器,高精度微动扫描平台是整个测量与表征系统的关键部件,其性能直接影响整个测量系统的性能,因此对原子力显微镜的高精度微动扫描平台进行研究具有重要意义。为使高精度微动扫描平台实现毫米级的行程以及具有台面步进和扫描位移误差达到纳米级的精度,分别对平台上的剪切型压电位移平台和压电陶瓷扫描器进行了结构设计与仿真分析,并搭建实验系统,通过对平台进行测试实验验证,设计的原子力显微镜的高精度微动扫描位移平台剪切型压电陶瓷步进间距和压电陶瓷管扫描器的扫描位移误差为纳米级,分析结果显示该平台符合设计要求。