CN104067133A - 用于控制扫描探针显微镜的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种控制具有用于与样本(4)相互作用的尖端(21)的探针(2)以及用于保持所述样本(4)或所述探针(2)的纳米扫描仪(1)的扫描探针显微镜的方法，所述方法包括的步骤有：监测所述压电元件(1)沿第一方向(R)的伸展，所述尖端(21)延所述第一方向(R)朝向所述样本移动，以及当所述纳米扫描仪(1)显示伸展低于或高于阈值时，通过附加致动器(3)调节所述探针(2)沿所述第一方向(R)的水平面。本发明进一步涉及一种用于控制扫描探针显微镜的装置(100)。

Description

用于控制扫描探针显微镜的方法及装置

技术领域

本发明涉及用于控制扫描探针显微镜的方法及装置。

背景技术

扫描探针显微技术及特别是原子力显微技术(AFM)为生命科学中具有价值的方法。基于AFM的压痕实验是用于检测各种各样样本的机械性能的重要技术，然而，生物组织样本包括引起表面粗糙度变大的表面特征，该粗糙度会超出垂直运动或者纳米扫描仪(以下“纳米扫描仪”作为用于控制扫描探针显微镜的压电元件、音圈马达或类似装置的统称词)伸展的最大范围。

这种纳米扫描仪，尤其压电元件，通常显示根据制造设计的在5μm到10μm之间变化的移动范围。纳米扫描仪的主要功能是通过垂直提升或降低悬臂尖(cantilever tip)(上-下设置)或样本(下-上设置)维持探针尖、更精确的悬臂尖与被检测的样本之间的用户指定的相互作用力。在上-下设置时，悬臂或悬臂组件直接联接到压电元件，样本或样本保持器不移动。在下-上设置时，样本或样本保持器直接联接到压电元件。悬臂组件保持不动。可选地，样本可通过压电元件(下-上)而在垂直方向移动，而悬臂通过附加压电元件而在水平方向(上-横向)移动。或者，在另一种配置中，悬臂可通过压电元件(上-下)而在垂直方向移动，而样本通过附加压电元件而在水平方向(下-横向)移动。

在这种方式下，纳米扫描仪通过沿垂直方向移动样本或悬臂的样本扫描(力映射)期间中保持不变的尖端样本力。力曲线通常记录在，但不限于，具有间距大约1μm的相邻压痕点的从10μm×10μm到150μm×150μm范围的扫描区域。对于记录力曲线，纳米扫描仪伸展(悬臂朝向样本)直到悬臂弯曲达到施加到样本上的给定力。这产生“追踪”曲线。接着纳米扫描仪缩回一定距离，产生“缩回”曲线，接着移到下一个压痕点。

当扫描区的样本表面的褶皱(corrugation)(z轴向的样本不均匀)大于给定的纳米扫描仪沿z轴的范围(5μm至10μm)时，就会出现问题。因此，在上-下设置中，若褶皱太大，压电元件将要么完全伸展要么完全缩回。若压电元件完全伸展但样本表面仍在降低，则悬臂将不会接触。另一方面，若压电元件已完全缩回但样本表面仍在升高，则悬臂的力将增加超过给定力的最大值。接着悬臂尖逐步压入样本的表面。在这两种情况下，上面所述的不变的尖端样本力就不能够得到维持。对于下-上设置，方向则是相反的。

发明内容

基于背景技术，本发明的目标是提供控制扫描探针显微镜的方法及装置，尤其用于具有大表面褶皱或粗糙度的样本测量。

本发明提供的方案为监测压电元件的伸展或运动，并当压电元件达到其极限或当它位于接近其极限的预定范围时，通过外部马达或驱动器移动相对或绝对高度的悬臂。开发额外的模块以允许进行很粗糙样本的压痕测试。在每个单个压痕点，纳米扫描仪的全部运动或伸展被记录分析。

根据本发明的一个方面，提供一种控制具有用于与样本相互作用的尖端的探针以及用于保持样本或探针的纳米扫描仪的扫描探针显微镜的方法，包括步骤：

监测纳米扫描仪沿尖端朝向样本移动的第一方向的伸展，以及

当纳米扫描仪显示伸展低于或高于阈值时，通过附加致动器调节探针沿第一方向的水平面。

这种扫描探针显微镜用于利用扫描样本的物理探针形成样本表面的图像或地图(map)。这种图像可以通过沿着线或点栅格以光栅扫描方式机械地移动探针，并记录探针表面的相互作用而获得。

在一些实施例中，扫描探针显微镜选自包括原子力显微镜、化学力显微镜、导电原子力显微镜、扫描隧道显微镜及磁力显微镜的组中。

在一些实施例中，扫描探针显微镜具有至少1μm的分辨能力。本说明书文中的分辨能力指的是扫描探针显微镜仍能区分样本上两点之间的关于诸如电荷、磁化强度或机械性能的检测特征的点之间的最小距离。至少1μm的分辨能力意味着显微镜能区分分开不超过1μm的两点。至少1μm的分辨能力也包含更高的分辨能力。分辨能力高于1μm意味着显微镜能区分具有小于1μm的距离的两点。例如分辨能力高于1μm的示例有0.5μm、0.1μm、10nm以及1nm。

在一些实施例中，这种探针用于通过电子或诸如范德华(van-der-Walls)力、机械力、静电力、附着力、摩擦力或磁力的力与样本相互作用。

在一些实施例中，探针用于通过检测记录样本与探针之间的相互作用，例如电流、电或化学势的差值、静电电容的变化或者上述的力。

在一些实施例中，探针从包括导电扫描尖端、悬臂及光学纤维的组中选择。

在一些实施例中，探针还可在与第一方向(z轴)正交的第二及第三方向(x轴和y轴)上移动，用于沿第二或第三方向扫描样本表面(即x-y平面)。

在一些实施例中，探针为探针组件的部分。

在一些实施例中，这种调节探针沿第一方向的水平面用于防止探针尖距离样本太近或太远。

在一些实施例中，通过沿第一方向降低或提升探针，或者降低或提升样本来进行调节。

在一些实施例中，样本通过样本保持器保持。本说明书上下文中的样本保持器意思是用于保持样本的装置或支撑部。

在一些实施例中，样本保持器为玻璃滑块、培养皿或特氟龙支撑部。

本说明书上下文中的纳米扫描仪指的是沿上述的第一方向以亚微米或至少微米精度来移动样本或探针的装置。本说明书上下文中的亚微米或微米精度意味着该装置沿第一方向能够移动探针的样本的步长不超过0.1μm、0.5μm、1μm、2μm、5μm、7μm或10μm。

在一些实施例中，纳米扫描仪为压电元件或如音圈马达的线型马达。

本说明书上下文中的压电元件指的是包括通过施加电流能够变形的压电材料的主体。这种压电元件沿至少一个方向可伸展和可收缩。

在一些实施例中，压电元件由合适的材料，如晶体或陶瓷，例如石英、钛酸钡、钨酸钠、硝酸钠、锆钛酸铅或铁酸铋。

在一些实施例中，压电元件可在5、10、15、20、25、30、35、40、50、60、70、80、90或100μm范围内伸展或收缩。

本说明书上下文中的音圈马达指的是马达，其包括可相互移动的磁壳体和电磁线圈(在壳体内的线圈)。这种电磁线圈包括环绕磁芯的导线绕组。施加电压于马达终端引起马达向一个方向运动，而施加相反极性的电压将使马达向相反方向运动。本说明书上下文中的音圈马达的伸展指的是其行程或提升(lift)，其中最大伸展指的是最大行程或提升以及最小伸展到0行程或提升。

在一些实施例中，磁壳体包括铁制壳体内的永久磁体。

在一些实施例中，音圈马达进一步包括能用作探针和壳体之间的弹簧的柔性铰链结构。

在一些实施例中，纳米扫描仪直接联接到探针或探针组件(上-下设置)。

在一些实施例中，纳米扫描仪直接联接到样本或样本保持器(下-上设置)。

本说明书上下文中的直接联接指的是在纳米扫描仪与探针、探针组件、样本或样本保持器之间为物理连接，其中物理连接用于使纳米扫描仪至少在上述第一方向能够向探针、探针组件、样本保持器的样本移动。

在一些实施例中，纳米扫描仪被配置为用于在上述第二及第三方向移动探针、探针组件、样本或样本保持器。

在一些实施例中，这些阈值与纳米扫描仪的最佳工作范围相对应，尤其压电元件，依据纳米扫描仪的结构、设计或使用的材料。

在一些实施例中，阈值与纳米扫描仪的最佳工作范围的上下限相对应。

本说明书上下文中的致动器意指用于移动或控制不同于上述压电元件且能转化能量进行运动的机构或系统的装置。

在一些实施例中，这种致动器通过如电流、液压流体压力或气动压力的能量源操控。

在一些实施例中，致动器从包括气动致动器，液压致动器、压电致动器、梳齿驱动器、线性致动器或马达、电活性聚合物或如伺服马达、步进马达或音圈马达的电动马达的组中选择。

在一实施例中，纳米扫描仪设计为相对于其伸展，维持固定的探针尖-样本相互作用力。这种力上面已描述。

在一实施例中，纳米扫描仪的伸展配置为维持固定的探针尖-样本距离。

在一实施例中，纳米扫描仪的伸展配置为维持固定的探针尖进入样本的压痕深度。

在一实施例中，根据本发明上述方面和/或实施例的方法在表面的测量中执行，该表面的特征为其褶皱大于给定的压电元件的伸展范围。

在一实施例中，该方法在表面的测量中执行，该表面的特征为褶皱大于5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm。

在一实施例中，实时监测根据本发明所述方面和/或实施例的纳米扫描仪的伸展，本说明书上下文中的实时意思是纳米扫描仪的伸展与伸展记录之间流逝的时间不大于1s、0.1s、10μs或1μs。实时监测能实时调节探针的水平面，其中压电元件的伸展与调节探针的水平面之间流逝的时间不大于1μs、10μs、100μs、1s或5s。

在一实施例中，上述的探针为悬臂。

本说明书上下文中的悬臂意指仅锚固一端的梁或臂。样本表面与尖端之间的斥力或吸力引起的悬臂偏差(deflection)可被光学检测到，例如通过干涉仪或通过照射在悬臂背面并反射到分离的光电二极管的激光检测，其中光电二极管记录悬臂的偏差将其作为电压差，被转换成纳米。可选地，悬臂的偏差可通过压电传感器检测到，其中悬臂的张力被转换成电荷。

在一实施例中，悬臂为悬臂组件的部分。

在一实施例中，悬臂被配置成悬臂的尖端通过纳米扫描仪的伸展沿上述的第一方向压向样本。

在一些实施例中，扫描探针显微镜为具有悬臂的原子力显微镜。

在一些实施例中，所述方法用于执行在粗糙或者具有大量褶皱特征的样本表面进行AFM测量。

在一实施例中，所述方法用于诸如活检样本的组织样本的AFM测量。

在一实施例中，通过降低或提升探针或者降低或提升样本而根据本发明上述方面和/或实施例调节探针的水平面。

在一些实施例中，根据上述实施例降低或提升通过将如上述的致动器直接联接到样本、样本保持器、探针或探针组件得到执行，其中致动器被配置为用于沿如上述的第一方向移动样本、样本保持器、悬臂或悬臂组件。

在一实施例中，根据本发明的上述方面和/或实施例自动调节探针的水平面。

在一实施例中，这种自动调节通过上述致动器或用于运行根据本发明上述方面或实施例方法的已编程的微处理器来执行。

在一实施例中，微处理器集成到用于扫描探针技术的装置或为上述驱动器、控制器或用于操作装置的计算机的一部分。

在一实施例中，已编程的微处理器用于监测压电元件的伸展，以及当达到伸展的预定阈值时自动启动致动器以调节探针或样本的水平面。当沿第一方向实现特定降低或提升时，微处理器还用于自动停止致动器。

在一实施例中，当纳米扫描仪显示伸展低于其最大伸展的5％、10％、15％或20％，或者高于80％、85％、90％或95％时，探针的水平面被调节。该实施例给出了保持纳米扫描仪的伸展在其最大伸展的5％、10％、15％或20％与80％、85％、90％或95％之间处于最佳工作范围的优点。在最大伸展的0％时纳米扫描仪最大程度地收缩。

本说明书上下文中的最大伸展意指通过施加电流纳米扫描仪能够延伸到的纳米扫描仪的最大长度。同样，本说明书上下文中的最小伸展或最大收缩指的是通过施加电流纳米扫描仪能够被收缩到纳米扫描仪的最小长度。

在一实施例中，探针的水平面通过降低或提升探针或样本达纳米扫描仪的最大伸展的5-30％而被调节。该实施例给出了恢复压电元件的最佳工作范围的优点。

在一实施例中，探针的水平面通过降低或提升探针或样本达压电元件的最大伸展的20％而被调节。

在一实施例中，当纳米扫描仪在最大伸展之前显示50nm、100nm、200nm、500nm、700nm、1μ或2μm的伸展，或者在最大收缩之前显示为50nm、100nm、200nm、500nm、700nm,1μ或2μm的伸展时，调节探针的水平面。该实施例给出了在最佳工作中保持纳米扫描仪的伸展的优点。

在一实施例中，探针的水平面通过降低或提升探针或样本达至少50nm而被调节。

在一实施例中，探针的水平面通过降低或提升探针或样本达3μm来而被调节。该实施例给出了恢复压电元件的最佳工作范围的优点。

在一实施例中，本发明的方法还包括步骤：

监测第二方向与所述样本的表面在所述表面的点的法线之间的当前角度，其中所述探针沿着所述第二方向向所述点移动；以及

控制所述附加致动器及至少第二附加致动器使得所述当前角度接近预定的期望角度，其中尤其地，所述期望角度为0。

本说明书上下文中在点的表面的法线指的是与该点处样本的表面垂直的线或矢量。尤其，在一点处的表面的法线是与该点处表面的切平面的法线相同。

上述实施例的一个优点是在具有弯曲表面的粗糙的、不均匀样本的扫描探针显微测量过程中，获得最优化探针，尤其探针尖不断地垂直靠近样本表面具有可能性。

在一些实施例中，当前角度通过测量探针的竖直及横向(水平)偏差而被监测，其中偏差通过干涉仪或通过照射在悬臂背面并反射到分离的光电二极管的激光来监测，其中光电二极管记录探针的偏差作为电压差。

在一些实施例中，当前角度根据记录的竖直压力曲线的形状可检测到。

在一些实施例中，附加致动器、第二附加致动器及尤其第三附加致动器被控制，使得当前角度接近预定的期望角度。

在一实施例中，控制附加致动器、第二附加致动器及尤其第三附加致动器是自动执行的。

在一实施例中，这种自动调节通过上述附加致动器、第二附加致动器及尤其第三附加致动器执行，或者通过用于运行根据本发明上述任一方面或实施例的方法的已编程的微处理器来执行。

根据本发明的另一方面，提供一种控制具有用于与样本相互作用的尖端的探针以及用于保持样本或探针的纳米扫描仪的扫描探针显微镜的方法，包括步骤：

监测一个方向与样本的表面在点上的法线之间的当前角度，其中所述探针沿着所述方向向所述点移动；以及

控制第一附加致动器及至少第二附加致动器使得所述当前角度接近预定的期望角度，其中尤其地，所述期望角度为0。

上述的另一方面可以与本发明上述第一方面的任一实施例相结合。

根据本发明的另一方面，提供一种扫描探针显微装置，包括：

探针，具有用于与样本相互作用的尖端，其中所述探针用于沿着第一方向向所述样本移动所述尖端；

纳米扫描仪，用于保持所述样本或所述探针，

其中

所述扫描探针显微技术装置包括：

装置，其用于监测所述纳米扫描仪沿上述第一方向的伸展；致动器，其用于调节所述探针沿所述第一方向的水平面；以及控制器，其用于控制所述驱动器，其中当所述纳米扫描仪显示伸展低于或高于可限定的阈值时，所述控制器被配置为用于控制所述驱动器以调节所述探针的水平面。

词语纳米扫描仪、探针、致动器、第一方向及阈值与上述描述具有相同含义。

在一些实施例中，致动器被配置为用于降低或提升样本或探针以防止探针尖靠近样本或远离样本。

在一些实施例中，监测纳米扫描仪的伸展的装置为光学系统，包括激光或干涉仪、能记录压电元件运动作为电荷的压电传感器，或不仅监测施加电压而且为保证伸展的高精度而监测随后的实际伸展的传感器。

在一些实施例中，监测运动的装置能读出施加给纳米扫描仪的电压或电流，这对沿第一方向移动纳米扫描仪是必要的，或者尤其是在尖端与样本之间维持不变的力是必要的。例如，每一压电具有特定的灵敏度-nm/V,其用于将施加电压转换到压电距离/移动。当压电电压或电流及纳米扫描仪的伸展结果达到特定值时，启动如上述地调节探针的水平面。

本说明书上下文中的控制器指的是连接到致动器的控制单元。

在一些实施例中，控制器为微处理器或计算机。

在一些实施例中，纳米扫描仪直接联接到探针或样本。在探针为探针组件的一部分时，纳米扫描仪可选地可直接联接到探针组件。

在一实施例中，纳米扫描仪被配置为用于保持固定的探针尖-样本的相互作用力，这种力上面已描述。

在一实施例中，纳米扫描仪用于保持固定的探针尖进入样本的压痕深度。

在一实施例中，纳米扫描仪为压电元件。词语压电元件与上面的描述的具有同样的含义。

在一实施例中，探针为悬臂。术语悬臂与上面的描述的具有同样的含义。

在一实施例中，纳米扫描仪在与上述所述第一方向正交的第二方向上可移动。

在一实施例中，装置还包括用于保持样本的样本保持器。术语样本保持器与上面的描述具有同样的含义。在样本通过样本保持器保持的情况下，纳米扫描仪可直接连接到样本保持器。

在一实施例中，本发明的装置还包括至少第二附加致动器，其中尤其所述附加致动器及所述第二附加致动器用于调节第二方向与所述样本的表面在所述表面的点的法线之间的当前角度，其中所述探针用于沿所述第二方向向所述点移动。

在一实施例中，本发明的装置还包括第三附加致动器，其中尤其所述附加致动器、所述第二附加致动器及所述第三附加致动器被配置为用于调节所述第二方向与所述法线之间的所述角度。

在一实施例中，本发明的装置还包括致动器控制单元，其用于控制所述附加致动器、所述第二附加致动器及尤其所述第三附加致动器，使得所述角度接近期望角度，其中尤其所述期望角度为0。

在一实施例中，所述驱动器控制单元被配置为用于监测第二方向与法线之间的角度。

上述实施例的一个优点是这种装置允许扫描探针显微测量，尤其AFM测量具有弯曲表面的粗糙的、不均匀样本时，能够最优化地、不断地垂直靠近样本表面。

单独的可分离的零件如探针、纳米扫描仪或扫描探针显微镜作为可选方案也表现在这里的“实施例”，可以理解，这种可选方案可随意结合以形成本发明此处公开的独立的实施例。

本发明进一步的特点通过下面附图及示例来说明，并且可从其获得本发明进一步的特征、优点及实施例。

附图说明

图1显示具有AFM-下设置及垂直校准部件的本发明的实施例的方案；

图2显示具有AFM下-上设置及垂直校准部件的本发明另一实施例的方案；

图3显示压电垂直运动的方案；

图4显示具有AFM-下-上设置及角度调节部件的本发明的实施例的方案，角度调节前的A情况，角度调节后B的情况；

图5显示AFM测量的非最佳(期望)角度的力-距离曲线；X轴显示距离(高度)，Y轴为力；白灰色的线-负载(轨迹)曲线；黑灰色的线-无负载(返回轨迹)曲线；

图6显示AFM测量的校正过的最佳(期望)角度的力-距离曲线；X轴显示距离(高度)，Y轴为力，白灰色的线-负载(轨迹)曲线，黑灰色的线-无负载(返回轨迹)曲线。

具体实施方式

示例1

图1显示上-下设置的本发明的实施例的方案，其中压电元件1直接联接到悬臂2。在压电元件1沿第一方向R最大程度伸展且悬臂尖21与样本4的表面接触松散的情况下，控制器31启动外部马达3(致动器)以沿着第一方向R降低悬臂尖21进入表面直到压电元件1达到期望的伸展。在压电元件最大程度收缩且悬臂尖21以不期望的力缩进样本表面4的情况下，控制器31启动外部马达3沿着第一方向R提升悬臂2以恢复压电元件1的期望的伸展。

示例2

图2显示上-下设置的本发明的另一实施例的方案，其中压电元件直接联接在样本保持器41，悬臂2附接到悬臂保持器25。

示例3

图3显示沿第一方向R的垂直压电运动的方案。压电元件1的特征在于最大伸展12及最大收缩11。在这两状态之间为压电元件的工作范围，其能被分成最佳工作范围13及非最佳工作范围14。第一阈值15位于最大收缩11侧的最佳工作范围13与非最佳工作范围14之间的边界处。第二阈值16位于最大伸展12侧的最佳工作范围13与非最佳工作范围14之间的边界处。

当样本太高，压电元件1收缩到阈值15，例如小于其全部伸展范围的20％或2μm时，控制器31将启动马达。马达将向上移动，恢复压电的最佳工作距离13(例如最大伸展12的20％与80％之间，或最大伸展12的初始2μm与最后2μm之间)(图3)。若压电伸展超过阈值16的全部伸展范围的80％或最后2μm时，控制器31将再次启动马达3，但这次它们将向下移动以恢复最佳工作距离13(图3)。典型地，若具有15μm完全伸展范围的压电元件1工作时，悬臂2降低或提升例如3μm。这个值可由用户基于AFM与马达3的给定的结合而调节。

示例4

图4为本发明一实施例的方案，其中本实施例涉及悬臂2的，尤其悬臂2的尖端21的移动方向R2与被测的样本4的表面之间的角度α的角度调节。

图4A显示的情况中，其中悬臂2不垂直于样本4的表面方向，导致悬臂2朝向样本4的非最佳接近及AFM测量的不精确结果。悬臂2的尖端21在点53接触样本，该点为平行于悬臂2的移动方向R2的轴51与平行于法线N的轴52的交叉点，法线N为在点53垂直于样本4的表面的向量或线。期望角度α为零时意味着探针2的移动方向R2平行于法线N，或轴51平行于轴52。具有非最佳、不期望角度的AFM测量的结果显示于图5。

角度α的调节通过第一致动器3、第二致动器32，以及可选的第三致动器33(图4B)协助实现，其中通过第一致动器3的收缩、第二驱动器32的扩展，以及可选地通过第三驱动器33的扩展或收缩，样本4可随纳米扫描仪1一起倾斜。在本例中，法线N向探针2的移动方向R2靠近，直到移动方向R2与法线N实质上平行。第一致动器3、第二致动器32以及第三致动器33的伸展或收缩与角度α的监测可通过致动器控制单元34操控。具有这种校正的、最佳的、期望角度的AFM测量的结果显示于图6。

可选地，通过附接到探针的第一致动器3及第二致动器32，探针2也可倾斜，使得探针2的移动方向R2向法线N靠近，直到移动方向R2与法线N实质上平行。

角度α可通过测量光电二极管24的信号得到监测，从而激光被聚焦在悬臂背面，并反射到分离的光电二极管24，在这里悬臂2的竖直及横向偏差被监测。悬臂的基本横向偏差通过光电二极管24上的反射激光束的移动可观察到。因此，若在沿移动方向R2竖直靠近期间悬臂2的横向偏差很大时，角度α需要被调节。此外，根据记录的竖直压痕力曲线的形状，可检测角度α是否是最佳。

参考元件标号：

100：发明的原子力显微镜

1：压电元件

11：最大收缩

12：最大伸展

13：最佳工作范围

14：非最佳工作范围

15：提升悬臂的阈值

16：降低悬臂的阈值

2：悬臂

21：悬臂尖

22：激光

23：镜子

24：光电二极管

25：悬臂保持器

3：马达

31：控制器

32：第二马达(第二附加致动器)

33：第三马达(第三附加致动器)

34：致动器控制单元

4：样本

41：样本保持器

51：沿第二方向的轴

52：沿法线的轴

53：样本表面上的点(51与53的交叉点)

R：第一方向

R2：第二方向

N：法线

α：51与53之间的角度

Claims (18)

1.一种控制具有用于与样本(4)相互作用的尖端(21)的探针(2)以及用于保持所述样本(4)或所述探针(2)的纳米扫描仪(1)的扫描探针显微镜的方法，所述方法包括的步骤有：

监测所述纳米扫描仪(1)沿第一方向(R)的伸展，所述尖端(21)延所述第一方向(R)朝向所述样本移动，以及

当所述纳米扫描仪(1)显示伸展低于或高于阈值时，通过附加致动器(3)调节所述探针(2)沿所述第一方向(R)的水平面。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述纳米扫描仪(1)为压电元件。

3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述探针(2)为悬臂。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述调节通过降低或提升所述探针(2)或者通过降低或提升所述样本(4)来执行。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中当所述纳米扫描仪(1)显示伸展低于其最大伸展的20％或高于其最大伸展的80％时，所述水平面被调节。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中通过降低或提升所述探针(2)或所述样本(4)达所述纳米扫描仪(1)的最大伸展的10％到30％来调节所述水平面。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中每当所述纳米扫描仪(1)显示小于所述纳米扫描仪的最大伸展或大于所述纳米扫描仪的最大收缩为50nm、100nm、200nm、500nm、700nm、1μ或2μm的伸展时,调节所述水平面。

8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中通过降低或提升所述探针(2)或所述样本(4)达50nm至3μm范围的距离来调节所述水平面。

9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括步骤：

监测第二方向(R2)与所述样本(4)的表面在所述表面的点(53)的法线(N)之间的当前角度(α)，其中所述探针(2)沿着所述第二方向(R2)向所述点(53)移动；并且

控制所述附加致动器(3)及至少第二附加致动器(32)使得所述当前角度(α)接近预定的期望角度，其中尤其地，所述期望角度为0。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述附加致动器(3)、所述第二附加致动器(32)及第三附加致动器(33)被控制，使得所述当前角度(α)接近所述预定的期望角度。

11.一种扫描探针显微技术装置(100)，其包括：

探针(2)，其具有用于与样本(4)相互作用的尖端(21)，其中所述探针(2)用于沿着第一方向(R)向所述样本(4)移动所述尖端(21)；

纳米扫描仪(1)，其用于保持所述样本(4)或所述探针(2)，

其特征在于，所述扫描探针显微技术装置(100)包括：

装置，其用于监测所述压电元件沿所述第一方向(R)的伸展；

致动器(3)，其用于调节所述探针(2)沿所述第一方向(R)的水平面；以及

控制器(31)，其用于控制所述驱动器(3)，

其中所述控制器(31)被配置为，当所述纳米扫描仪(1)显示低于或高于阈值的伸展时，控制所述致动器(3)以调节所述探针(2)的所述水平面。

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述纳米扫描仪(1)为压电元件。

13.根据权利要求11或12所述的装置，其中所述探针(2)为悬臂。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的装置，所述纳米扫描仪(1)在与所述第一方向(R)正交的第二方向上可移动。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的装置，进一步包括用于保持所述样本(4)的样本保持器(41)。

16.根据权利要求11至15中任一项所述的装置，进一步包括至少第二附加致动器(32)，其中尤其地，所述附加致动器(3)及所述第二附加致动器(32)被配置为用于调节在第二方向(R2)与所述样本(4)的表面在所述表面的点(53)的法线(N)之间的当前角度(α)，其中所述探针(2)被配置为用于沿所述第二方向(R2)向所述点(53)移动。

17.根据权利要求16所述的装置，进一步包括第三附加致动器(33)，其中尤其地，所述附加致动器(3)、所述第二附加致动器(32)及所述第三附加致动器(33)被配置为用于调节所述第二方向(R2)与所述法线(N)之间的所述角度(α)。

18.根据权利要求16或17所述的装置，进一步包括致动器控制单元(34)，其被配置为用于控制所述附加致动器(3)、所述第二附加致动器(32)及尤其所述第三附加致动器(33)，使得所述角度(α)接近期望角度，其中尤其地，所述期望角度为0。