基于石英音叉探针的原子力显微镜测头开发

来源：计量学报杂志2016年第3期北京时间：

作者：刘雷华,郭彤,李伟,王鹤群,高思田

单位：天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072

摘要：基于石英音叉探针开发了一种自感应原子力显微镜(AFM)测头。该测头通过自身输出电信号检测悬臂振幅变化,无需外部光学检测部件,易于集成。针对测头设计了微弱电流提取及寄生电容补偿电路。利用商业化锁相放大器实现了对测头幅度信号的获取。在此基础上对测头在调幅模式下的力-距离曲线和分辨力进行了测试。利用锁相放大器内置的PID模块实现了调幅模式下对样品表面形貌的测量。实验证明,该测头灵敏度为0.624 mV/nm,分辨力优于2 nm。

关键词：计量学; 石英音叉探针; 原子力显微镜; 锁相放大器; 力-距离曲线; PID控制

基金资助：国家科技支撑计划（2011BAK15B02）;高等学校学科创新引智计划（B07014）