[实用新型]一种扫描探针检测装置

说明书

本实用新型提供了一种扫描探针检测装置，包括沿光路依次设置的激光光源、分光棱镜、小孔光阑、透镜组以及微悬臂，所述透镜组与所述微悬臂组成半共心谐振腔，所述透镜组朝向所述微悬臂的表面为凹球面，所述凹球面镀有高反射率的部分透射膜，所述凹球面的球心落在所述微悬臂上，所述微悬臂表面具有反射层，所述分光棱镜的一侧还设有用于接收由所述半共心谐振腔出射的干涉光的光电探测器。本实用新型采用一组透镜组与微悬臂组成的半共心谐振腔，通过对光束进行多光束干涉，可以对小尺寸、表面反射率不高的微悬臂的偏移进行探测。

技术领域

本实用新型涉及偏移检测转置，尤其涉及一种扫描探针检测装置。

背景技术

扫描探针显微技术凭借其超高分辨率、实时成像、对样品无损伤，对样品无特殊要求（不受其导电性、干燥度、形状、硬度、纯度等限制）、可在大气、常温环境甚至是溶液中成像、等优势，已经被广泛应用于表面探测以及纳米加工等领域。扫描探针显微镜通过感知探针与样品之间的原子力的变化获得样品的表面形貌，精确探测微悬臂的偏移是扫描探针显微镜对样品真实成像的需求。

目前，国内外研究人员已提出并发展了多种检测微悬臂形变的方法，这些检测方法在灵敏度、稳定性、适用微悬臂类型等方面各有优缺点。光束偏转法是最常用的方法，它要求微悬臂的背面有较高的反射率，能够将从光源发射的光反射到位置敏感探测器中。但是一些新型的扫描探针显微镜因为探测不同种类的力而采用的微悬臂的材料不同，有些微悬臂不能对光束高效反射，而且微悬臂的尺寸越来越小，对照射在其表面的大尺寸光斑同样不能有效反射，从而影响位置敏感探测器对反射光束位置的探测。针对这种情况，本文采用Fabry-Perot光束干涉的检测方法来检测微悬臂的偏移，以弥补光束偏转法在某些情况下不能应用的不足，扩大扫描探针显微技术的应用领域。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种扫描探针检测装置，旨在用于解决现有的偏移检测装置无法对尺寸越来越小以及表面反射效率不高的微悬臂的微小偏移进行检测的问题。

本实用新型是这样实现的：

本实用新型提供一种扫描探针检测装置，包括沿光路依次设置的激光光源、分光棱镜、小孔光阑、透镜组以及微悬臂，所述透镜组与所述微悬臂组成半共心谐振腔，所述透镜组朝向所述微悬臂的表面为凹球面，所述凹球面镀有高反射率的部分透射膜，所述凹球面的球心落在所述微悬臂上，所述微悬臂表面具有反射层，所述分光棱镜的一侧还设有用于接收由所述半共心谐振腔出射的干涉光的光电探测器。

进一步地，所述透镜组由单个或多个透镜组成。

进一步地，所述透镜组包括一个凹透镜，所述凹透镜朝向所述微悬臂的表面为凹球面，所述凹透镜背向所述微悬臂的表面为凸球面，所述凹球面的曲率半径大于所述凸球面的曲率半径。

进一步地，所述微悬臂与所述半共心谐振腔的光轴的垂线之间具有初始偏转角。

进一步地，所述初始偏转角满足：

上式中θ为初始偏转角，Δα为微悬臂跟随样品偏移的偏转角的最大值，d为凹球面的直径，r为凹球面的半径。

进一步地，所述激光光源为单频可见光源。

进一步地，所述小孔光阑的通光孔径与激光光源所发出的激光光束的直径相同。

进一步地，所述激光光源的输出波长为488 nm，输出光束的光谱宽度小于1.5MHz。

本实用新型具有以下有益效果：