[发明专利]一种基于探针自身重力的形貌测量系统及方法

权利要求书

1.一种基于探针自身重力的形貌测量系统，其特征在于，包括激光器(1)、位置灵敏探测器(3)、反光镜(4)、探针(5)、位移台(7)和支撑装置，位移台(7)上能够放置待测样品(6)，位移台(7)能够驱动待测样品(6)在水平面内做扫描运动；所述探针(5)设置所述支撑装置上并于位移台(7)上放置的待测样品(6)的上方，探针(5)的轴线竖直，探针(5)在所述支撑装置上能够沿竖直方向自由移动，探针(5)的下端为针尖，针尖能够竖直压在待测样品(6)表面，探针(5)的上端与反光镜(4)垂直连接，反光镜(4)呈水平设置，激光器(1)与位置灵敏探测器(3)分别设置于反光镜(4)上方的两侧，激光器(1)发射出的激光能够经反光镜(4)反射后被位置灵敏探测器(3)接收；当位移台(7)驱动待测样品(6)在水平面内做扫描运动时，探针(5)会随着待测样品(6)表面的高低起伏而上下移动。

2.根据权利要求1所述的一种基于探针自身重力的形貌测量系统，其特征在于，还包括会聚透镜(2)，所述会聚透镜(2)设置于激光器(1)与反光镜(4)之间的光路上，激光器(1)发射出的激光经会聚透镜(2)后能够入射在反光镜(4)上。

3.根据权利要求1所述的一种基于探针自身重力的形貌测量系统，其特征在于，支撑装置包括支撑架(8)和转接架(9)，支撑架(8)固定设置于位移台(7)的一侧，转接架(9)的一端与支撑架(8)固定连接，探针(5)设置于转接架(9)的另一端，转接架(9)上开设有用于安装探针(5)的安装孔，探针(5)与安装孔之间为间隙配合，转接架(9)在所述安装孔处安装有用于固定探针(5)的顶丝，将所述顶丝旋松，探针(5)能够在重力作用下竖直压在样品表面，且恰好能在竖直方向自由移动。

4.根据权利要求1所述的一种基于探针自身重力的形貌测量系统，其特征在于，激光器(1)、位置灵敏探测器(3)和反光镜(4)所组成的位移检测光路为纳米级分辨率，能检测出探针的位移。

5.一种形貌测量方法，其特征在于，利用权利要求1-4任意一项所述的基于探针自身重力的形貌测量系统进行，包括如下步骤：

S1，将待测样品(6)固定在位移台(7)上，调节探针(5)，使探针(5)轴向垂直于待测样品(6)水平面；

S2，位移台(7)驱动待测样品(6)在水平面做扫描运动，探针(5)随着待测样品(6)表面的高低起伏而上下移动，记录位置灵敏探测器(3)的光斑位移量，根据位置灵敏探测器(3)的光斑位移量计算出探针(5)的移动量；

S3，利用S2获得的探针(5)的移动量处理计算出待测样品(6)的表面形貌。

6.根据权利要求5所述的一种形貌测量方法，其特征在于，S2中，根据位置灵敏探测器(3)的光斑位移量计算出探针(5)的移动量的过程包括：

标定探针(5)在竖直方向位移量与位置灵敏探测器(3)上光斑移动量的线性关系，根据位置灵敏探测器(3)的光斑位移量以及所述线性关系量计算出探针(5)的移动量。