CN103412149A - 一种适用于原子力显微镜激光测力系统的测力灵敏度标定装置及基于该标定装置的标定方法 - Google Patents

Abstract

一种适用于原子力显微镜激光测力系统的测力灵敏度标定装置及基于该标定装置的标定方法，涉及原子力显微镜激光测力系统的测力灵敏度标定技术领域。解决了现有标定装置需要对探针施加外力，使探针发生变形和产生磨损，从而导致标定装置无法正常使用，同时由于现有对测力灵敏度的标定方法单一导致标定精度低的问题。该标定装置的探针支架架设在标定机构上，探针装设在悬臂梁的中心，激光发生器用于向探针发射激光，位移探测器用于接收探针反射的激光；通过进行法向局部灵敏度标定、法向全局灵敏度标定、侧向局部灵敏度标定和侧向全局灵敏度标定实现了对测力灵敏度的精确标定。本发明适用于对原子力显微镜激光测力系统的测力灵敏度进行标定。

Description

一种适用于原子力显微镜激光测力系统的测力灵敏度标定装置及基于该标定装置的标定方法

技术领域

本发明涉及原子力显微镜激光测力系统的测力灵敏度标定技术领域。

背景技术

原子力显微镜的力学标定是实现图像扫描和高精度力学测试的必要步骤，一直是原子力显微镜相关研究的一个重要方向。原子力显微镜的标定包括法向力和侧向力标定。标定方法主要分为两类：一是“一步标定法”，另外一种是“两步标定法”。前者多采用一个直接或非直接的参考力学标准，给探针加载可知的力，测量相应的激光测力系统的电压输出，直接得到力-电压之间的转换系数。后者的标定分为两步，一是标定探针的刚度，二是标定激光测力系统的灵敏度，结合两步标定的结果，计算出力-电压之间的转换系数。

然而，以上所述的这些标定方法大都采用接触法，即通过给探针针尖施加外力，使得探针变形，以获得激光系统的信号输出。给探针施加外力，难免造成探针磨损，甚至折断，尤其是侧向标定时，由于探针悬臂梁的扭转刚度比法向刚度大很多，可达几个数量级，及其容易造成针尖损坏。

另外，原子力显微镜的满量程力学标定是实现激光测力系统输出信号非线性补偿，拓宽力学有效测量范围的一个重要手段，如果采用常规的标定方法，势必在探针针尖上施加更大的外力，在保证探针不被损坏的情况下，很难实现。

发明内容

本发明为了解决现有原子力显微镜激光测力系统的标定测力灵敏度的标定装置需要对探针施加外力，使探针发生变形和产生磨损，从而导致标定装置无法正常使用的问题，同时由于现有对测力灵敏度的标定方法单一导致标定精度低的问题，提出了一种适用于原子力显微镜激光测力系统的测力灵敏度标定装置及基于该标定装置的标定方法。

一种适用于原子力显微镜激光测力系统的测力灵敏度标定装置，它包括探针支架、标定机构、位移探测器和激光发生器，探针支架架设在标定机构上，探针支架包括探针和悬臂梁，探针装设在悬臂梁的中心位置，激光发生器用于向探针发射激光，位移探测器用于接收探针反射的激光，

所述标定机构包括基座、一号柔性杠杆、二号柔性杠杆、一号挡块、二号挡块、一号柔性铰链、二号柔性铰链、三号柔性铰链和四号柔性铰链，

基座以上的部分为圆筒结构，二号柔性杠杆为圆筒形，该二号柔性杠杆位于基座正上方，且通过三号柔性铰链和四号柔性铰链与基座固定连接，三号柔性铰链和四号柔性铰链镜像对称设置，一号柔性杠杆为圆筒形，该一号柔性杠杆位于二号柔性杠杆正上方，且通过一号柔性铰链和二号柔性铰链与二号柔性杠杆固定连接，一号柔性铰链和二号柔性铰链镜像对称设置，一号柔性铰链的中心与二号柔性铰链的中心连线垂直于三号柔性铰链的中心与四号柔性铰链的中心连线，且所述两条中心连线位于同一平面内；探针支架架设在一号柔性杠杆上，一号挡块和二号挡块均位于一号柔性杠杆的顶部，且均在一号柔性杠杆的顶部滑动。

基于上述适用于原子力显微镜激光测力系统的测力灵敏度标定装置的标定方法，有下述四种方法：

一、法向局部灵敏度标定方法，它是由以下步骤实现的：

步骤A1、将探针通过弹簧压片安装在探针支架上；

步骤A2、将基座固定在原子力显微镜的载物台上，在水平面上调整原子力显微镜的载物台的位置，使探针支架位于原子力显微镜的视野中心；

步骤A3、调整探针支架的位置，使探针位于基座的中心轴线上；

步骤A4、调整激光发生器的位置，使激光发生器发射的激光射向探针；

步骤A5、调整位移探测器的位置，使位移探测器接收到探针反射的激光；

步骤A6、调整一号挡块的位置，使其位于三号柔性铰链或四号柔性铰链的正上方，然后执行步骤七；

步骤A7、设定原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动的步距；

步骤A8、将位移探测器的电压输出调节到设定值；

步骤A9、将原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动，同时记录位移探测器的电压输出，得到位移-电压输出曲线；

步骤A10、在位移-电压输出曲线上的设定的电压输出值附近选取邻近区域曲线，通过线性拟合得到曲线斜率；

步骤A11、将步骤十中得到的曲线斜率与公式

结合计算出激光测力系统的法向局部灵敏度，Δz_n为设定的原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动的步距，L_n为一号挡块与基座的中心轴线之间的垂直距离，Δθ_n为探针法向旋转的角度，完成法向局部灵敏度的标定。

二、法向全局灵敏度标定方法，它是由以下步骤实现的：

步骤B1、将探针通过弹簧压片安装在探针支架上；

步骤B2、将基座固定在原子力显微镜的载物台上，在水平面上调整原子力显微镜的载物台的位置，使探针支架位于原子力显微镜的视野中心；

步骤B3、调整探针支架的位置，使探针位于基座的中心轴线上；

步骤B4、调整激光发生器的位置，使激光发生器发射的激光射向探针；

步骤B5、调整位移探测器的位置，使位移探测器接收到探针反射的激光；

步骤B6、调整一号挡块的位置，使其位于三号柔性铰链或四号柔性铰链的正上方，然后执行步骤七；

步骤B7、设定原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动的步距；

步骤B8、根据位移探测器电压输出的范围，将位移探测器的电压输出调节至最小输出；

步骤B9、将原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动，同时记录位移探测器的电压输出，直至位移探测器的电压输出值达到最大输出，从而得到全范围位移-电压输出曲线；

步骤B10、将步骤九得到的位移-电压输出曲线经过公式

转化为探针的转角-电压输出曲线；

步骤B11、通过对转角-电压输出曲线进行求导，获得激光测力系统的法向全局灵敏度，完成法向全局灵敏度的标定。

三、侧向局部灵敏度标定方法，它是由以下步骤实现的：

步骤C1、将探针通过弹簧压片安装在探针支架上；

步骤C2、将基座固定在原子力显微镜的载物台上，在水平面上调整原子力显微镜的载物台的位置，使探针支架位于原子力显微镜的视野中心；

步骤C3、调整探针支架的位置，使探针位于基座的中心轴线上；

步骤C4、调整激光发生器的位置，使激光发生器发射的激光射向探针；

步骤C5、调整位移探测器的位置，使位移探测器接收到探针反射的激光；

步骤C6、调整二号挡块的位置，使其位于一号柔性铰链或二号柔性铰链的正上方，然后执行步骤七；

步骤C7、设定原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动的步距；

步骤C8、将位移探测器的电压输出调节到设定值；

步骤C9、将原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动，同时记录位移探测器的电压输出，得到位移-电压输出曲线；

步骤C10、在位移-电压输出曲线上的设定的电压输出值附近选取邻近区域曲线，通过线性拟合得到曲线斜率；

步骤C11、将步骤十中得到的曲线斜率与公式

结合计算出激光测力系统的侧向局部灵敏度，Δz_l为设定的原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动的步距，L_l为二号挡块与基座的中心轴线之间的垂直距离，Δθ_l为探针10侧向旋转的角度，完成侧向局部灵敏度的标定。

四、侧向全局灵敏度标定方法，它是由以下步骤实现的：

步骤D1、将探针通过弹簧压片安装在探针支架上；

步骤D2、将基座固定在原子力显微镜的载物台上，在水平面上调整原子力显微镜的载物台的位置，使探针支架位于原子力显微镜的视野中心；

步骤D3、调整探针支架的位置，使探针位于基座的中心轴线上；

步骤D4、调整激光发生器的位置，使激光发生器发射的激光射向探针；

步骤D5、调整位移探测器的位置，使位移探测器接收到探针反射的激光；

步骤D6、调整二号挡块的位置，使其位于一号柔性铰链或二号柔性铰链的正上方；

步骤D7、设定原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动的步距；

步骤D8、根据位移探测器电压输出的范围，将位移探测器的电压输出调节至最小输出；

步骤D9、将原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动，同时记录位移探测器的电压输出，直至位移探测器的电压输出值达到最大输出，从而得到全范围位移-电压输出曲线；

步骤D10、将步骤九得到的位移-电压输出曲线经过公式

转化为探针的转角-电压输出曲线；

步骤D11、通过对转角-电压输出曲线进行求导，获得激光测力系统的侧向全局灵敏度，完成侧向全局灵敏度的标定。

有益效果：本发明提出的一种适用于原子力显微镜激光测力系统的测力灵敏度标定装置无需对探针施加外力，从而实现非接触式无损标定；同时，本发明提出的基于一种适用于原子力显微镜激光测力系统的测力灵敏度标定装置的标定方法，通过进行法向局部灵敏度标定、法向全局灵敏度标定、侧向局部灵敏度标定和侧向全局灵敏度标定实现了对测力灵敏度的精确标定，使标定精度提高了一倍以上；另外，本发明无需对原子力显微镜激光测力系统本身进行修改，能够满足各种探针的标定需求。

附图说明

图1为一种适用于原子力显微镜激光测力系统的测力灵敏度标定装置的结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为图2的右视图；

图4为图2的俯视图；

图5为具体实施方式一所述的探针支架8的结构示意图；

图6为图5的右视图；

图7为图5的俯视图；

图8为具体实施方式三所述的法向局部灵敏度标定方法的流程图；

图9为具体实施方式四所述的法向全局灵敏度标定方法的流程图；

图10为具体实施方式五所述的侧向局部灵敏度标定方法的流程图；

图11为具体实施方式六所述的侧向全局灵敏度标定方法的流程图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1和图4说明本具体实施方式，本实施方式所述的一种适用于原子力显微镜激光测力系统的测力灵敏度标定装置，它包括探针支架8、标定机构、位移探测器13和激光发生器14，探针支架8架设在标定机构上，探针支架8包括探针10和悬臂梁11，探针10装设在悬臂梁11的中心位置，激光发生器14用于向探针10发射激光，位移探测器13用于接收探针10反射的激光，

所述标定机构包括基座12、一号柔性杠杆2、二号柔性杠杆7、一号挡块1、二号挡块9、一号柔性铰链3、二号柔性铰链4、三号柔性铰链5和四号柔性铰链6，

基座12以上的部分为圆筒结构，二号柔性杠杆7为圆筒形，该二号柔性杠杆7位于基座12正上方，且通过三号柔性铰链5和四号柔性铰链6与基座12固定连接，三号柔性铰链5和四号柔性铰链6镜像对称设置，一号柔性杠杆2为圆筒形，该一号柔性杠杆2位于二号柔性杠杆7正上方，且通过一号柔性铰链3和二号柔性铰链4与二号柔性杠杆7固定连接，一号柔性铰链3和二号柔性铰链4镜像对称设置，一号柔性铰链3的中心与二号柔性铰链4的中心连线垂直于三号柔性铰链5的中心与四号柔性铰链6的中心连线，且所述两条中心连线位于同一平面内；探针支架8架设在一号柔性杠杆2上，一号挡块1和二号挡块9均位于一号柔性杠杆2的顶部，且均在一号柔性杠杆2的顶部滑动。

本具体实施方式中，一号挡块1和二号挡块9的作用为限位，一号挡块1的限位作用能够使得一号柔性杠杆2绕基座12的轴心旋转，二号挡块9的限位作用能够使得二号柔性杠杆7绕基座12的轴心旋转。

具体实施方式二、本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种适用于原子力显微镜激光测力系统的测力灵敏度标定装置，所述标定机构的高度为15mm-20mm，基座12以上部分的圆筒结构的内径为18mm-22mm，壁厚为1.5mm-2.5mm；二号柔性杠杆7和一号柔性杠杆2的壁厚均为1.5mm-2.5mm，所述二号柔性杠杆7和一号柔性杠杆2的内径均为18mm-22mm。

具体实施方式三、结合图8说明本实施方式。本具体实施方式所述的是基于具体实施方式一所述的一种适用于原子力显微镜激光测力系统的测力灵敏度标定装置的标定方法，该方法为法向局部灵敏度标定方法，它是由以下步骤实现的：

步骤A1、将探针10通过弹簧压片安装在探针支架8上；

步骤A2、将基座12固定在原子力显微镜的载物台上，在水平面上调整原子力显微镜的载物台的位置，使探针支架8位于原子力显微镜的视野中心；

步骤A3、调整探针支架8的位置，使探针10位于基座12的中心轴线上；

步骤A4、调整激光发生器14的位置，使激光发生器14发射的激光射向探针10；

步骤A5、调整位移探测器13的位置，使位移探测器13接收到探针10反射的激光；

步骤A6、调整一号挡块1的位置，使其位于三号柔性铰链5或四号柔性铰链6的正上方，然后执行步骤七；

步骤A7、设定原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动的步距；

步骤A8、将位移探测器13的电压输出调节到设定值；

步骤A9、将原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动，同时记录位移探测器13的电压输出，得到位移-电压输出曲线；

步骤A10、在位移-电压输出曲线上的设定的电压输出值附近选取邻近区域曲线，通过线性拟合得到曲线斜率；

步骤A11、将步骤十中得到的曲线斜率与公式结合计算出激光测力系统的法向局部灵敏度，Δz_n为设定的原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动的步距，L_n为一号挡块1与基座12的中心轴线之间的垂直距离，Δθ_n为探针10法向旋转的角度，完成法向局部灵敏度的标定。

具体实施方式四、结合图9说明本具体实施方式，本具体实施方式所述的是基于具体实施方式一所述的一种适用于原子力显微镜激光测力系统的测力灵敏度标定装置的标定方法，该方法为法向全局灵敏度标定方法，它是由以下步骤实现的：

步骤B1、将探针10通过弹簧压片安装在探针支架8上；

步骤B2、将基座12固定在原子力显微镜的载物台上，在水平面上调整原子力显微镜的载物台的位置，使探针支架8位于原子力显微镜的视野中心；

步骤B3、调整探针支架8的位置，使探针10位于基座12的中心轴线上；

步骤B4、调整激光发生器14的位置，使激光发生器14发射的激光射向探针10；

步骤B5、调整位移探测器13的位置，使位移探测器13接收到探针10反射的激光；

步骤B6、调整一号挡块1的位置，使其位于三号柔性铰链5或四号柔性铰链6的正上方，然后执行步骤七；

步骤B7、设定原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动的步距；

步骤B8、根据位移探测器13电压输出的范围，将位移探测器13的电压输出调节至最小输出；

步骤B9、将原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动，同时记录位移探测器13的电压输出，直至位移探测器13的电压输出值达到最大输出，从而得到全范围位移-电压输出曲线；

步骤B10、将步骤九得到的位移-电压输出曲线经过公式

转化为探针10的转角-电压输出曲线，

步骤B11、通过对转角-电压输出曲线进行求导，获得激光测力系统的法向全局灵敏度，完成法向全局灵敏度的标定。

具体实施方式五、结合图10说明本具体实施方式，本具体实施方式所述的是基于具体实施方式一所述的一种适用于原子力显微镜激光测力系统的测力灵敏度标定装置的标定方法，该方法为侧向局部灵敏度标定方法，它是由以下步骤实现的：

步骤C1、将探针10通过弹簧压片安装在探针支架8上；

步骤C2、将基座12固定在原子力显微镜的载物台上，在水平面上调整原子力显微镜的载物台的位置，使探针支架8位于原子力显微镜的视野中心；

步骤C3、调整探针支架8的位置，使探针10位于基座12的中心轴线上；

步骤C4、调整激光发生器14的位置，使激光发生器14发射的激光射向探针10；

步骤C5、调整位移探测器13的位置，使位移探测器13接收到探针10反射的激光；

步骤C6、调整二号挡块9的位置，使其位于一号柔性铰链3或二号柔性铰链4的正上方，然后执行步骤七；

步骤C7、设定原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动的步距；

步骤C8、将位移探测器13的电压输出调节到设定值；

步骤C9、将原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动，同时记录位移探测器13的电压输出，得到位移-电压输出曲线；

步骤C10、在位移-电压输出曲线上的设定的电压输出值附近选取邻近区域曲线，通过线性拟合得到曲线斜率；

步骤C11、将步骤十中得到的曲线斜率与公式

结合计算出激光测力系统的侧向局部灵敏度，Δz_l为设定的原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动的步距，L_l为二号挡块9与基座12的中心轴线之间的垂直距离，Δθ_l为探针10侧向旋转的角度，完成侧向局部灵敏度的标定。

具体实施方式六、结合图11说明本具体实施方式，本具体实施方式所述的是基于具体实施方式一所述的一种适用于原子力显微镜激光测力系统的测力灵敏度标定装置的标定方法，该方法为侧向全局灵敏度标定方法，它是由以下步骤实现的：

步骤D1、将探针10通过弹簧压片安装在探针支架8上；

步骤D2、将基座12固定在原子力显微镜的载物台上，在水平面上调整原子力显微镜的载物台的位置，使探针支架8位于原子力显微镜的视野中心；

步骤D3、调整探针支架8的位置，使探针10位于基座12的中心轴线上；

步骤D4、调整激光发生器14的位置，使激光发生器14发射的激光射向探针10；

步骤D5、调整位移探测器13的位置，使位移探测器13接收到探针10反射的激光；

步骤D6、调整二号挡块9的位置，使其位于一号柔性铰链3或二号柔性铰链4的正上方；

步骤D7、设定原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动的步距；

步骤D8、根据位移探测器13电压输出的范围，将位移探测器13的电压输出调节至最小输出；

步骤D9、将原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动，同时记录位移探测器13的电压输出，直至位移探测器13的电压输出值达到最大输出，从而得到全范围位移-电压输出曲线；

步骤D10、将步骤九得到的位移-电压输出曲线经过公式

转化为探针10的转角-电压输出曲线；

步骤D11、通过对转角-电压输出曲线进行求导，获得激光测力系统的侧向全局灵敏度，完成侧向全局灵敏度的标定。

Claims (6)

1.一种适用于原子力显微镜激光测力系统的测力灵敏度标定装置，其特征在于，它包括探针支架（8）、标定机构、位移探测器（13）和激光发生器（14），探针支架（8）架设在标定机构上，探针支架（8）包括探针（10）和悬臂梁（11），探针（10）装设在悬臂梁（11）的中心位置，激光发生器（14）用于向探针（10）发射激光，位移探测器（13）用于接收探针（10）反射的激光，

所述标定机构包括基座（12）、一号柔性杠杆（2）、二号柔性杠杆（7）、一号挡块（1）、二号挡块（9）、一号柔性铰链（3）、二号柔性铰链（4）、三号柔性铰链（5）和四号柔性铰链（6），

基座（12）以上的部分为圆筒结构，二号柔性杠杆（7）为圆筒形，该二号柔性杠杆（7）位于基座（12）正上方，且通过三号柔性铰链（5）和四号柔性铰链（6）与基座（12）固定连接，三号柔性铰链（5）和四号柔性铰链（6）镜像对称设置，一号柔性杠杆（2）为圆筒形，该一号柔性杠杆（2）位于二号柔性杠杆（7）正上方，且通过一号柔性铰链（3）和二号柔性铰链（4）与二号柔性杠杆（7）固定连接，一号柔性铰链（3）和二号柔性铰链（4）镜像对称设置，一号柔性铰链（3）的中心与二号柔性铰链（4）的中心连线垂直于三号柔性铰链（5）的中心与四号柔性铰链（6）的中心连线，且所述两条中心连线位于同一平面内；探针支架（8）架设在一号柔性杠杆（2）上，一号挡块（1）和二号挡块（9）均位于一号柔性杠杆（2）的顶部，且均在一号柔性杠杆（2）的顶部滑动。

2.根据权利要求1所述的一种适用于原子力显微镜激光测力系统的测力灵敏度标定装置，其特征在于，所述标定机构的高度为15mm-20mm，基座（12）以上部分的圆筒结构的内径为18mm-22mm，壁厚为1.5mm-2.5mm；二号柔性杠杆（7）和一号柔性杠杆（2）的壁厚均为1.5mm-2.5mm，所述二号柔性杠杆（7）和一号柔性杠杆（2）的内径均为18mm-22mm。

3.基于权利要求1所述的一种适用于原子力显微镜激光测力系统的测力灵敏度标定装置的标定方法，其特征在于，该方法为法向局部灵敏度标定方法，它是由以下步骤实现的：

步骤A1、将探针（10）通过弹簧压片安装在探针支架（8）上；

步骤A2、将基座（12）固定在原子力显微镜的载物台上，在水平面上调整原子力显微镜的载物台的位置，使探针支架（8）位于原子力显微镜的视野中心；

步骤A3、调整探针支架（8）的位置，使探针（10）位于基座（12）的中心轴线上；

步骤A4、调整激光发生器（14）的位置，使激光发生器（14）发射的激光射向探针（10）；

步骤A5、调整位移探测器（13）的位置，使位移探测器（13）接收到探针（10）反射的激光；

步骤A6、调整一号挡块（1）的位置，使其位于三号柔性铰链（5）或四号柔性铰链（6）的正上方，然后执行步骤七；

步骤A7、设定原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动的步距；

步骤A8、将位移探测器（13）的电压输出调节到设定值；

步骤A9、将原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动，同时记录位移探测器（13）的电压输出，得到位移-电压输出曲线；

步骤A10、在位移-电压输出曲线上的设定的电压输出值附近选取邻近区域曲线，通过线性拟合得到曲线斜率；

步骤A11、将步骤十中得到的曲线斜率与公式

结合计算出激光测力系统的法向局部灵敏度，Δz_n为设定的原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动的步距，L_n为一号挡块（1）与基座（12）的中心轴线之间的垂直距离，Δθ_n为探针（10）法向旋转的角度，完成法向局部灵敏度的标定。

4.基于权利要求1所述的一种适用于原子力显微镜激光测力系统的测力灵敏度标定装置的标定方法，其特征在于，该方法为法向全局灵敏度标定方法，它是由以下步骤实现的：

步骤B1、将探针（10）通过弹簧压片安装在探针支架（8）上；

步骤B2、将基座（12）固定在原子力显微镜的载物台上，在水平面上调整原子力显微镜的载物台的位置，使探针支架（8）位于原子力显微镜的视野中心；

步骤B3、调整探针支架（8）的位置，使探针（10）位于基座（12）的中心轴线上；

步骤B4、调整激光发生器（14）的位置，使激光发生器（14）发射的激光射向探针（10）；

步骤B5、调整位移探测器（13）的位置，使位移探测器（13）接收到探针（10）反射的激光；

步骤B6、调整一号挡块（1）的位置，使其位于三号柔性铰链（5）或四号柔性铰链（6）的正上方，然后执行步骤七；

步骤B7、设定原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动的步距；

步骤B8、根据位移探测器（13）电压输出的范围，将位移探测器（13）的电压输出调节至最小输出；

步骤B9、将原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动，同时记录位移探测器（13）的电压输出，直至位移探测器（13）的电压输出值达到最大输出，从而得到全范围位移-电压输出曲线；

步骤B10、将步骤九得到的位移-电压输出曲线经过公式

转化为探针（10）的转角-电压输出曲线，

步骤B11、通过对转角-电压输出曲线进行求导，获得激光测力系统的法向全局灵敏度，完成法向全局灵敏度的标定。

5.基于权利要求1所述的一种适用于原子力显微镜激光测力系统的测力灵敏度标定装置的标定方法，其特征在于，该方法为侧向局部灵敏度标定方法，它是由以下步骤实现的：

步骤C1、将探针（10）通过弹簧压片安装在探针支架（8）上；

步骤C2、将基座（12）固定在原子力显微镜的载物台上，在水平面上调整原子力显微镜的载物台的位置，使探针支架（8）位于原子力显微镜的视野中心；

步骤C3、调整探针支架（8）的位置，使探针（10）位于基座（12）的中心轴线上；

步骤C4、调整激光发生器（14）的位置，使激光发生器（14）发射的激光射向探针（10）；

步骤C5、调整位移探测器（13）的位置，使位移探测器（13）接收到探针（10）反射的激光；

步骤C6、调整二号挡块（9）的位置，使其位于一号柔性铰链（3）或二号柔性铰链（4）的正上方，然后执行步骤七；

步骤C7、设定原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动的步距；

步骤C8、将位移探测器（13）的电压输出调节到设定值；

步骤C9、将原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动，同时记录位移探测器（13）的电压输出，得到位移-电压输出曲线；

步骤C10、在位移-电压输出曲线上的设定的电压输出值附近选取邻近区域曲线，通过线性拟合得到曲线斜率；

步骤C11、将步骤十中得到的曲线斜率与公式

结合计算出激光测力系统的侧向局部灵敏度，Δz_l为设定的原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动的步距，L_l为二号挡块（9）与基座（12）的中心轴线之间的垂直距离，Δθ_l为探针（10）侧向旋转的角度，完成侧向局部灵敏度的标定。

6.基于权利要求1所述的一种适用于原子力显微镜激光测力系统的测力灵敏度标定装置的标定方法，其特征在于，该方法为侧向全局灵敏度标定方法，它是由以下步骤实现的：

步骤D1、将探针（10）通过弹簧压片安装在探针支架（8）上；

步骤D2、将基座（12）固定在原子力显微镜的载物台上，在水平面上调整原子力显微镜的载物台的位置，使探针支架（8）位于原子力显微镜的视野中心；

步骤D3、调整探针支架（8）的位置，使探针（10）位于基座（12）的中心轴线上；

步骤D4、调整激光发生器（14）的位置，使激光发生器（14）发射的激光射向探针（10）；

步骤D5、调整位移探测器（13）的位置，使位移探测器（13）接收到探针（10）反射的激光；

步骤D6、调整二号挡块（9）的位置，使其位于一号柔性铰链（3）或二号柔性铰链（4）的正上方；

步骤D7、设定原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动的步距；

步骤D8、根据位移探测器（13）电压输出的范围，将位移探测器（13）的电压输出调节至最小输出；

步骤D9、将原子力显微镜的扫描台沿Z轴移动，同时记录位移探测器（13）的电压输出，直至位移探测器（13）的电压输出值达到最大输出，从而得到全范围位移-电压输出曲线；

步骤D10、将步骤九得到的位移-电压输出曲线经过公式

转化为探针（10）的转角-电压输出曲线；

步骤D11、通过对转角-电压输出曲线进行求导，获得激光测力系统的侧向全局灵敏度，完成侧向全局灵敏度的标定。

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