[发明专利]使用振荡模式的样本的红外光表征

权利要求书

1.一种使用原子力显微镜(AFM)进行光谱测量的方法，所述方法包括以下步骤：

通过频率低于f₀的振荡驱动信号来引发所述原子力显微镜的探针与样本相互作用达多个循环，以产生瞬态探针-样本相互作用力，其中，f₀是所述探针的谐振频率；

控制所述瞬态探针-样本相互作用力；

提供脉冲光源以产生具有脉冲宽度的脉冲；

将所述脉冲引导至定位有所述探针的所述样本，引起诱导的样本改性，其中，所述脉冲与探针-样本接触时间实质上一致；

测量至少部分地归因于所述诱导的样本改性的探针偏转，并且使用所测量的探针偏转确定归因于所述诱导的样本改性的探针响应；以及

导出所述探针响应的至少一个瞬态特性。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

所述光源的波长具有从紫外光到远红外光的范围。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，

所述波长是中红外光波长。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，

瞬态探针-样本相互作用时间比所述脉冲宽度长至少10倍。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括：

使所述脉冲与所述振荡驱动信号的振荡循环中的瞬态探针-样本相互作用部分同步的步骤。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括：

对所述探针响应执行同步平均的步骤。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

对引导至所述探针的不同波数的光脉冲，收集所述至少一个瞬态特性；以及

相对于所述样本平移所述探针，并且在每个扫描位置执行所述方法的上述步骤中的全部。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括：

提供脉冲选择器的步骤，所述脉冲选择器提供用于与所述驱动信号的循环进行背景减法的非脉冲相互作用循环，使得每隔一个探针-样本相互作用循环，所述脉冲与探针针尖及样本相互作用。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，

所述原子力显微镜操作的振荡模式是原子力显微镜操作的挠曲模式，在所述挠曲模式中，所述驱动信号的频率为f_挠曲，并且

其中，所述引导步骤包括：使用f_脉冲频率将所述脉冲引导至探针针尖，并且还包括以下步骤：

同步所述脉冲与所述驱动信号的循环，使得在探针-样本相互作用期间所述脉冲被引导至所述探针针尖和样本；以及

其中，所述确定步骤包括：识别由于原子力显微镜控制引起的所述探针的挠曲响应和由于红外诱导的样本改性引起的所述探针的挠曲响应。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，

所述识别步骤包括以下步骤：

将所述驱动信号的频率f_挠曲设定为所述引导步骤中的频率f_脉冲的整数倍，以及监测所述挠曲响应的振幅。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，

所述识别步骤包括：

确定具有所述诱导的样本改性时的挠曲振荡的基线与不具有所述诱导的样本改性时的挠曲振荡的基线之间的偏移的步骤。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，

所述偏移用于指示在将所述脉冲引导至所述样本的步骤之后，由于表面的膨胀或收缩而发生的诱导的样本改性。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，

所述光谱测量的空间分辨率低于20nm。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，

所述控制步骤包括以峰值力轻敲模式(PFT)操作所述原子力显微镜。