[发明专利]一种纳米磁-电-热多参量耦合原位探测系统及其探测方法

权利要求书

1.一种纳米磁-电-热多参量耦合原位探测系统，包括如下：

(1)扫描探针显微镜平台、探针、探针控制单元

探针控制单元：用于驱动或者控制探针进行位移和/或振动；

探针：具有磁性、导电性与导热性；

所述的探针包括探针臂与针尖；

(2)形貌与磁性信号检测平台

包括位移或振动信号采集单元，用于接收探针的位移信号或振动信号；

探针自初始位置对样品表面进行横向定向扫描，扫描过程中控制探针针尖与样品表面点接触，位移或振动信号采集单元接收探针针尖的纵向位移信号或振动信号，经采集得到样品的形貌信号；

然后，探针返回至初始位置并且向上抬高一定距离后按照所述的横向定向对样品表面进行扫描，扫描过程中控制探针针尖沿形貌曲线进行纵向位移或者振动，位移或振动信号采集单元接收探针针尖的纵向位移信号或振动信号，经采集分析得到样品的磁信号；

(3)热信号检测平台

包括热学回路与热信号采集单元；

所述的热学回路由电信号施加单元激励电信号，该电信号流入探针并对探针进行加热，探针与样品进行热交换，使热学回路中的电压信号发生变化，经采集分析得到样品的热信号；

(4)电信号检测平台

包括电学回路与电信号采集单元；

所述的电学回路由电信号施加单元激励电信号，该电信号流入探针与样品，经电信号采集单元得到样品的电信号；

(5)中心控制单元

用于初始化系统各单元，控制系统各单元，接收样品的形貌、磁、热、电信号，分析后得到样品的形貌、磁、热、电信号图像。

2.如权利要求1所述的纳米磁-电-热多参量耦合原位探测系统，其特征是：所述的探针控制单元是与探针臂相连接的压电驱动器；

所述的位移或振动信号采集单元包括光源、光电四象限检测器以及信号处理器；

工作状态时，样品置于扫描探针显微镜平台，探针在压电驱动器作用下进行位移或振动，光源照射探针臂，反射信号通过光电四象限检测器收集，然后经过信号处理器处理后与中心控制单元相连接。

3.如权利要求2所述的纳米磁-电-热多参量耦合原位探测系统，其特征是：所述的信号处理器包括前端放大器、积分器、高压放大器、延时器、锁相放大器与后端放大器；光电四象限检测器通过前端放大器与积分器相连接，积分器与高压放大器相连接，高压放大器的一路信号反馈至压电驱动器，构成闭环控制，另一路信号与延时器相连接，延时器与锁相放大器的一倍频通道和三倍频通道通道相连接，锁相放大器与后端放大器相连接，后端放大器与控制中心相连接。

4.如权利要求1所述的纳米磁-电-热多参量耦合原位探测系统，其特征是：所述的热信号采集单元包括延时器、锁相放大器与后端放大器。

5.如权利要求1所述的纳米磁-电-热多参量耦合原位探测系统，其特征是：所述的电信号采集单元包括延时器、锁相放大器与后端放大器。

6.如权利要求1至5中任一权利要求所述的纳米磁-电-热多参量耦合原位探测系统，其特征是：所述的针尖由针尖本体与覆盖层组成，覆盖层由覆盖在针尖本体表面的薄膜一、薄膜一表面覆盖的薄膜二、薄膜二表面覆盖的薄膜三组成；薄膜一具有导电性、薄膜二具有电绝缘性、薄膜三具有磁性与导电性，薄膜一与薄膜三的材料不同；并且，薄膜一、薄膜二和薄膜三构成热电偶结构，即：在针尖的尖端，薄膜一表面覆盖薄膜三，除尖端之外的针尖其余部位，薄膜二位于薄膜一与三之间。