[发明专利]操作扫描探针显微镜的方法和装置

权利要求书

1.一种操作扫描探针显微镜(SPM)的方法，包括：

产生步骤—在探针与样本之间产生相对运动；

检测步骤—检测所述探针的运动；

确定步骤—从检测到的探针运动确定基于探针-样本相互作用的探针偏转，所述探针偏转独立于寄生探针偏转，其中，所述寄生探针偏转由与所述SPM的操作相关联的背景导致，并且其中，所述确定步骤包括通过使用数字控制器从所述检测到的探针运动中减去所述背景；以及

控制步骤—使用所述确定步骤和识别到的与所述相互作用相关联的瞬时力实时控制所述SPM；以及

其中，所述探针-样本相互作用的振幅小于所述寄生探针偏转的振幅。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述产生步骤包括提供在所述探针与所述样本之间的相对振荡运动，以及其中，在完成所述振荡运动的一个循环之前识别所述瞬时力。

3.如权利要求2所述的方法，进一步包括使用所述瞬时力以在成像期间保持设定点，其中，所述设定点为所述探针与所述样本之间的用户限定的设定点力。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述瞬时力是排斥力。

5.如权利要求3所述的方法，其中，对应于所述瞬时力的最小可控力小于1000μN。

6.如权利要求5所述的方法，其中，所述最小可控力小于10pN。

7.如权利要求5所述的方法，其中，所述检测到的探针运动被同步地平均以减小所述最小可控力。

8.如权利要求1所述的方法，其中，恢复步骤包括确定由所述探针-样本相互作用产生的探针偏转的振幅，并且其中，所述探针偏转的振幅对应于在所述探针和所述样本之间的力；并且其中，探针偏转的振幅小于所述寄生探针偏转的振幅。

9.如权利要求1所述的方法，其中，所述寄生探针偏转对应于在所述探针不与所述样本相互作用时所述探针与所述样本之间的任意相对周期运动。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述背景由与所述SPM的操作相关联的流体动力学背景导致。

11.如权利要求1所述的方法，进一步包括获取具有小于100nm分辨率的图像。

12.如权利要求1所述的方法，进一步包括获取具有最大追踪力小于100pN的图像。

13.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法是能够利用具有在0.1N/m和1000N/m之间的弹簧常数的任何悬臂操作。

14.如权利要求1所述的方法，其中，所述产生步骤在每个相互作用周期中利用预先确定的同步间隔由反馈回路控制。

15.如权利要求1所述的方法，其中，所述数字控制器执行锁定放大和同步平均中的至少一者来减去所述背景。

16.如权利要求1所述的方法，其中，所述数字控制器是FPGA。