[发明专利]探针检测系统

权利要求书

1.一种用于扫描探针显微镜的检测系统，所述系统包括：光源，用于生成光束以照射探针，所述探针包括具有基部和自由端的悬臂，所述自由端支持尖锐针尖；收集装置，用于收集从所述探针反射的光，其中，所述光束在所述探针的针尖附近照射所述探针的上表面，并且所反射的光包括两个分量：第一分量，根据所述第一分量获得对所述探针的所述上表面的偏转的指示；以及第二分量，用于传输到高度检测系统，所述高度检测系统被设置为从该分量中提取与所述探针的所述上表面相对于参考点的位置有关的信息。

2.根据权利要求1所述的检测系统，其中，所述高度检测系统包括干涉仪，所述干涉仪被设置为检测反射光的所述第二分量与高度参考光束之间的光程差。

3.根据权利要求2所述的检测系统，其中，所述干涉仪包括用于生成一对相位正交干涉图的装置。

4.根据权利要求3所述的检测系统，其中，所述系统包括条纹计数设备，所述条纹计数设备被设置为产生取决于在每个干涉图处检测到的条纹的数量的输出。

5.根据权利要求4所述的检测系统，其中，所述条纹计数设备包括条纹细分设备。

6.根据权利要求3至5中的任意一项所述的检测系统，其中，所述用于生成一对相位正交干涉图的装置是具有相位分离涂层的光束分离器。

7.根据权利要求2至6中的任意一项所述的检测系统，其中，还将所述第一分量传输到所述干涉仪，所述干涉仪还被设置为检测反射光的所述第一分量与偏转参考光束之间的光程差，由此提供关于所述悬臂的偏转的信息，所述偏转参考光束沿着长度由所述悬臂上的远离所述悬臂的自由端的位置定义的光路径传播。

8.根据权利要求7所述的检测系统，其中，所述悬臂上的远离所述悬臂的自由端的位置是所述悬臂的基部端。

9.根据任意在前的权利要求所述的检测系统，其中，将所述第一分量传输到偏转检测器，所述偏转检测器被设置为提供对所述探针的所述上表面的偏转的指示。

10.根据权利要求9所述的检测系统，其中，所述偏转检测器是第二干涉仪，所述第二干涉仪被设置为检测反射光的所述第一分量与偏转参考光束之间的光程差，所述偏转参考光束沿着长度由所述悬臂上的远离所述悬臂的自由端的位置定义的光路径传播。

11.根据权利要求10所述的检测系统，其中，所述悬臂上的远离所述悬臂的自由端的位置是所述悬臂的基部端。

12.根据权利要求9所述的检测系统，其中，所述偏转检测器是隔离光电二极管，所述隔离光电二极管被取向为使得反射光的所述第一分量以由所述探针的所述上表面的取向角度确定的相对强度入射到所述二极管的两个部分上。

13.根据任意在前的权利要求所述的检测系统，所述系统包括光束分离器，所述光束分离器被设置为将所述反射光分离为所述第一分量和所述第二分量。

14.根据任意在前的权利要求所述的检测系统，其中，所述探针包括安装在所述悬臂的所述自由端附近的针尖，在所述悬臂的基部端支持所述悬臂，并且其中，由所述光束照射的所述探针的所述上表面在所述针尖上方。

15.根据任意在前的权利要求所述的检测系统，其中，所述探针包括能够进行操作以移动所述探针针尖的致动器。

16.一种扫描探针显微镜，用于根据样品和探针之间的相互作用对所述样品进行成像，所述显微镜包括：驱动装置，被设置为提供所述探针和样品表面之间的相对运动；以及根据权利要求1至15中的任意一项所述的探针检测系统。

17.根据权利要求16所述的扫描探针显微镜，其中，所述驱动装置包括：xy扫描器，被设置为提供所述探针和所述样品表面之间在基本平行于所述样品表面的平面中的相对运动；以及z驱动器，被设置为提供垂直于所述样品表面的方向上的相对运动。

18.根据权利要求17所述的扫描探针显微镜，其中，在包含所述z驱动器的反馈系统中包括从所述探针检测系统获得的对所述探针的所述上表面的偏转的指示，其中，所述z驱动器被设置为把对所述探针的取向角的指示返回到设置水平。

19.根据权利要求18所述的扫描探针显微镜，其中，所述z驱动器包括基部驱动器，其被设置为移动所述探针的基部。