CN104950142A - 悬臂的振动特性测定方法以及悬臂的振动特性测定装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供悬臂的振动特性测定方法以及悬臂的振动特性测定装置，不依据Q曲线的测定条件就能够高精度地测定扫描型探针显微镜的悬臂的振动特性即Q值。该悬臂的振动特性测定方法测定对扫描型探针显微镜(200)的悬臂(1)施加谐振频率f1(Hz)的振动时的该悬臂的振动振幅V，求出振动振幅V成为稳定振幅V0的0.90以上时的时间Th(秒)，利用下式1来算出Q值：Q值＝f1×Th (1)。

Description

悬臂的振动特性测定方法以及悬臂的振动特性测定装置

技术领域

本发明涉及扫描型探针显微镜所具有的悬臂(cantilever)的振动特性的测定方法以及测定装置。

背景技术

扫描型探针显微镜使安装于悬臂前端的探针与试样表面接近或接触，测定试样的表面形状。作为扫描型探针显微镜的测定模式已知有如下两种：(1)恒定地保持探针与试样之间的原子间力来测定试样的表面形状的接触模式；(2)利用压电元件等使悬臂在谐振频率附近进行受迫振动，当探针与试样接近时，利用两者之间的间歇性接触所产生的探针的振幅的衰减来测定试样的形状的方法(以下，适当称为“动力模式(DFM测定模式)”)(参照专利文献1)。

但是，各个悬臂在形状上存在微妙的差异，给作为其振动特性的谐振频率以及被称为Q值的测定灵敏度带来影响的指标也因每个悬臂不同而相异。因此，当在DFM测定模式或不接触测定模式下进行测定时，需要预先测定上述的谐振频率以及Q值，并根据这些值来进行试样的测定。

目前，如图5所示这样地测定谐振频率以及Q值。即，在悬臂从试样离开的状态下恒定地保持激励强度，在包含谐振频率的频率范围内以规定的扫掠(sweep)速度进行激振，并且测定振幅，测定图5所示的Q曲线(频率/振幅特性)C1。然后，可通过分析Q曲线C1的波形来求出谐振频率f1以及Q值。即，Q曲线C1的峰值位置的频率f1是谐振频率，以Q值＝f1/Fw(Fw：Q曲线的半值幅度(FWHM))进行测定。此外，Q值是表示悬臂的粘性的指标，在测定试样时根据悬臂的振动来检测速度信号，并与激振信号相加，由此能够控制Q值，得到更高的分辨率。

另外，关于谐振频率的测定，在短时间内产生往返的频率扫掠信号，对发送和返回的各自振幅的最大值的频率进行测量，将其中间值检测为谐振频率，由此能够在极短时间内高精度地测定谐振频率(参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-174767号公报

专利文献2：日本特开2012-202841号公报

发明内容

发明所要解决的课题

虽然取得对振动频率进行扫掠(已变化)时的振动振幅来测定图5所示的Q曲线，但最优的扫掠速度(扫掠时间)根据Q值而不同。例如，在图5中，只要延缓扫掠速度就能够得到正确的Q曲线C1，当扫掠速度过快时Q曲线变为C2，Q曲线的波形发生变化，无法得到正确的Q值和谐振频率f1。即，为了求出Q值和谐振频率f1需要测定Q曲线，但存在该Q曲线的测定条件本身依赖于Q值这样的问题。此外，虽然谐振频率f1是Q曲线的峰值，但振幅的峰值依赖于扫掠速度在扫掠方向上产生偏差成为与本来值不同的值。

因此，在现有技术中通过根据经验决定扫掠速度、变更几次扫掠速度反复测定、延缓扫掠速度以长时间进行测定等来测定Q曲线。另外，因为不知道已得到的Q值是否是基于最优的扫掠速度的正确的值，所以大多是在与最优测定条件的设定有偏差的设定下进行测定的。

这样，当要正确地求出Q值时测定Q曲线的时间变长，测定效率降低，当Q曲线的测定时间短时Q值不正确，此外还存在甚至无法判定得到的Q值究竟是否是正确的值这样的问题。

本发明是为了解决上述课题而作出的，其目的是提供不依据Q曲线的测定条件就能够高精度地测定扫描型探针显微镜的悬臂的振动特性即Q值的、悬臂的振动特性测定方法以及振动特性测定装置。

解决问题的手段

为了达成上述的目的，本发明的悬臂的振动特性测定方法测定对扫描型探针显微镜的悬臂施加谐振频率f1(Hz)的振动时的该悬臂的振动振幅V，求出上述振动振幅V成为稳定振幅V0的0.90以上时的时间Th(秒)，利用下式1来计算Q值：Q值＝f1×Th  (1)。

根据该悬臂的振动特性测定方法，基于预先求出的谐振频率f1，不依据Q曲线的测定条件就能够高精度地测定扫描型探针显微镜的悬臂的振动特性即Q值。

上述稳定振幅V0可以是设对上述悬臂施加上述谐振频率f1(Hz)的振动经过时间TA(秒)后的振动振幅为VA、经过时间TA/2(秒)的振动振幅成为VA×0.95时的振动振幅。

根据该悬臂的振动特性测定方法，可在比较短的测定时间内高精度地得到测定Q值所需的稳定振幅V0。

在扫掠对上述悬臂施加的频率来测定表示该悬臂的振动振幅的Q曲线的情况下，当设扫掠开始频率与扫掠结束频率的差分的绝对值为Fsw(Hz)、设此时的上述Q曲线的测定时间为扫掠时间Tsw(秒)时，可通过下式2采用已算出的扫掠时间Tsw(秒)来测定上述Q曲线：

Tsw(秒)＝A×Fsw×(Q/f1)²  (2)

(其中，A是正常数)。

根据该悬臂的振动特性测定方法，采用由公式1得到的Q值来算出Q曲线测定中的最优的扫掠时间，由此能够高效地测定正确的Q曲线。

本发明的悬臂的振动特性测定装置，其包括：测定对扫描型探针显微镜的悬臂施加谐振频率f1(Hz)的振动时的该悬臂的振动振幅V的单元，求出上述振动振幅V成为稳定振幅V0的0.90以上时的时间Th(秒)的单元，利用下式1来计算Q值的单元：Q值＝f1×Th  (1)。

发明效果

根据本发明，不依据Q曲线的测定条件就能够在短时间内测定扫描型探针显微镜的悬臂的振动特性即Q值。另外，通过在本发明中已测定的Q值来计算Q曲线测定中的最优扫掠时间，能够实现可求出高精度下的Q值的Q曲线测定。

附图说明

图1是适合应用本发明的扫描型探针显微镜的框图。

图2是示出基于本发明实施方式的Q值的测定方法的图。

图3是示出计算Q值的子程序的流程的图。

图4是示出测定Q曲线的主程序的流程的图。

图5是示出现有的谐振频率以及Q值的测定方法的图。

符号说明

1        悬臂

200      扫描型探针显微镜

C1、C2   Q曲线

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。

图1是本适合应用发明的扫描型探针显微镜200的框图。此外，图1(a)是扫描型探针显微镜200的整体图，图1(b)是悬臂1附近的部分放大图。

在图1(a)中，扫描型探针显微镜200具备在前端具有探针99的悬臂1、赋予悬臂1振动的悬臂激振部3、用于驱动悬臂激振部3的激振电源21、控制单元(探针显微镜控制器24、计算机40)等。

计算机40具有用于控制扫描型探针显微镜200的动作的控制基板、CPU(中央控制处理装置)、ROM、RAM、硬盘等存储单元、接口、操作部等。

探针显微镜控制器24具有后述的Z控制电路20、频率振动特性检测机构7、粗动机构12、在粗动机构12的上方安装的圆筒型的致动器(扫描仪(scanner))11、与致动器11的上方连接的工作台10、激振电源21、X、Y、Z输出放大器22、粗动控制电路23。探针显微镜控制器24与计算机40连接，可进行数据的高速通信。计算机40控制探针显微镜控制器24内的电路的动作条件，取入已测定的数据进行控制，来实现悬臂1的Q值以及谐振频率的测定、Q曲线测定(频率振动特性)、表面形状测定、表面物性测定、力曲线(force curve)测定等。

粗动机构12使致动器11及其上方的工作台10概括地进行3维移动，利用粗动控制电路23来控制动作。

致动器11使工作台10(以及试样300)3维地进行移动(微动)，其具备分别在xy(试样300的平面)方向上扫描工作台10的两个(双轴的)压电元件11a、11b和在z(高度)方向上扫描工作台10的压电元件11c。压电元件是当施加电场时结晶发生形变并且当以外力使结晶强制性形变时产生电场的元件，关于压电元件一般可使用作为陶瓷的一种的PZT(锆钛酸铅)，但不仅限于此。

压电元件11a～11c与X、Y、Z输出放大器22连接，对X、Y、Z输出放大器22输出规定的控制信号(电压)，来分别向xy方向驱动压电元件11a、11b，并向z方向驱动压电元件11b。

在工作台10上载置试样300，试样300与探针99进行相对配置。

悬臂1与悬臂顶端部8的侧面相接，构成悬臂弹簧的构造。利用悬臂顶端部压板9在斜面块2上压紧悬臂顶端部8，并在激振器3上固定斜面块2。然后，激振机3根据来自激振电源21的电信号进行振动，并使悬臂1及其前端的探针99进行振动。作为悬臂的激振方法还包含压电元件、电场或磁场、光照射、电流的通电等。

并且，从激光源30向悬臂1的背面照射激光，从悬臂1反射出的激光入射到分色镜31，再通过反射镜32进行反射，利用移位检测器5进行检测。悬臂1的上下(z方向)移动量反映为向分色镜31入射的激光的光路变化(入射位置)。因此，从该入射位置利用移位检测器5来检测悬臂1的移位量。即，悬臂1的振动振幅与移位检测器5的电信号的振幅相对应。

移位检测器5的电信号的振幅通过前置放大器50进行放大，并利用交流-直流转换机构6转换为与振幅大小对应的直流电平信号。

向Z控制电路20输入交流-直流转换机构6的直流电平信号。Z控制电路20向X、Y、Z输出放大器22的Z信号部传递控制信号，使其与DFM测定模式中的探针99的目标振幅一致，Z信号部输出向z方向驱动压电元件11b的控制信号(电压)。即，利用上述机构来检测通过在试样300与探针99之间运动的原子间力而产生的悬臂1的移位，使致动器11c进行移位以使探针99(悬臂1)的振动振幅成为目标振幅，并控制探针99与试样300相接的力。并且，在此状态下，利用X、Y、Z输出放大器22使致动器11a、11b在xy方向上移位来进行试样300的扫描(scan)，并映射表面的形状或物性值。

另外，向探针显微镜控制器24的频率/振动特性检测机构7输入交流-直流转换机构6的直流电平信号。另外，向频率/振动特性检测机构7还输入来自激振电源21的电信号。频率/振动特性检测机构7向计算机40传递根据来自交流-直流转换机构6以及激振电源21的输入运算出的规定的频率/振动特性信号。

然后，相对于工作台10的xy面内的移位，(i)根据工作台10的高度的移位在计算机40上显示3维形状像，(ii)根据谐振状态的相位的值在计算机40上显示相位像，(iii)根据与振动振幅的目标值之差在计算机40上显示误差信号像，(iv)根据探针试样间的物理性在计算机40上显示多功能测定像，并通过进行分析或处理，从而作为探针显微镜进行动作。

接着，说明本发明实施方式的悬臂的振动特性测定方法。此外，在利用扫描型探针显微镜200进行试样300的表面测定之前实施悬臂的振动特性测定，并为了设定用于进行测定的最优条件而进行悬臂的振动特性测定。在进行FM控制(主要是不接触测定模式)时成为进行自激振荡的频率的初始值的设定，在进行AM控制时成为激振的频率和激振电压的设定，在进行相位控制时成为可检测相位信号的频率范围的设定。

接着，参照图2来说明本发明实施方式的Q值的测定方法。

首先，设定谐振频率f1(Hz)，并经由移位检测器5取得从激振电源21对悬臂1施加该谐振频率f1的振动时的悬臂1的振动振幅V。这里，可根据FFT分析器的热振动谱或自激振荡(self-oscillation)电路的发送信号等预先求出谐振频率f1。另外，如专利文献2所记载的那样，也可在短时间内产生往返的频率扫掠信号，对发送和返回的各自振幅的最大值的频率进行测量，并采用其中间值作为谐振频率f1。

这样，如图2所示，设对悬臂1施加谐振频率f1的振动时为时间0，取得振动振幅V相对于时间(秒)的关系的数据(曲线图G)。此外，虽然振动振幅V的单位是任意的，但因为控制上的悬臂移位的检测元件的输出是电压，所以大多情况下该振幅也为电压(V)。

并且，利用曲线图G求出在振动振幅V成为稳定振幅V0的0.90以上时的时间Th(秒)，利用下式1来计算Q值：

Q值＝f1×Th  (1)。

其中，V0是设对悬臂施加f1的振动时的TA(秒)后的振幅为VA、TA/2(秒)的振幅成为VA×0.95时的振幅。只要TA/2(秒)的振幅成为VA×0.95，就能够视为振动振幅V与稳定值充分接近。

这里，Q值＝f1/Fw(Fw：Q曲线的半幅(FWHM))，Fw越小，Q曲线的峰值越尖锐，Q值越大。并且，因为1/Fw具有时间次元，所以本发明人考虑施加谐振频率f1时的悬臂1的振动振幅V收敛的时间相当于1/Fw，并规定了公式1：Q值＝f1×Th。然后，作为该振幅V收敛的时间Th，作为振动振幅V接近于V0之前的时间，可通过在实验中求出只要采用哪种程度的时间就能够得到精度高的Q值，来规定公式1。

即，如表1所示，充分延缓扫掠速度来测定Q曲线C1(参照图5)，并根据其波形求出正确的Q值(Q0＝1297)。接着，利用上述方法求出曲线图G，根据公式1按照振动振幅V来算出Q值。然后，求出[(Q0-Q)/Q0]×100(％)作为各振动振幅V中的Q值与正确的Q值(Q0)之间的误差。从表1中在采用V＝V0×0.95时的时间根据公式1算出Q值的情况下，成为与正确的Q值(Q0)近似相同的值。另外，在采用V＝V0×0.90时的时间根据公式1算出Q值的情况下，与正确的Q值(Q0)的误差约为20％。

与此相对，在采用小于V＝V0×0.90时的时间根据公式1算出Q值的情况下，与正确的Q值(Q0)的误差大幅超过20％。

这里，在Q值测定中，Q值根据测定环境(真空、大气、溶液等)等大幅产生变动(数万～10以下)。并且根据经验可知只要上述误差是20％左右就能够在实用上进行利用。因此，在表1中，只要是V＝V0×0.90以及V＝V0×0.95时的时间，在实用上就可以作为Th采用。

由此，采用V＝V0×0.90以上时的时间作为Th。此外，在求出Th时与V0相乘的上述系数只要是0.90以上就能够适当进行设定，但从设测定时间为短时间的观点出发，优选采用0.90～0.95之间的值。

如以上这样可高精度地测定作为悬臂的振动特性的Q值，而不依据Q曲线的测定条件。

接着，说明采用根据公式1得到的Q值来高效地测定正确的Q曲线的方法。

首先，如上所述，Q值＝f1/Fw，由此成为Fw＝f1/Q值。另一方面，将在测定Q曲线时进行扫掠的范围的频率(扫掠开始频率与扫掠结束频率的差分的绝对值)设为Fsw，将以Fsw的频率幅度进行Q曲线测定所需的扫掠时间设为Tsw。另外，将以Fw的频率幅度进行Q曲线测定所需的时间设为Tw。

这里，因为时间Tw与频率Fw的倒数成比例，所以成为：

Tw＝A×(1/Fw)＝A×(Q/f1)  (a)。

其中，A是常数，可根据之前的数据等来取得在已得到适当的Q值时的扫掠时间Tsw的多个数据，并套入以下的公式2中求出A。虽然作为A的值可采用5～100，但能够优选为10～50，最好为25～35。

另外，因为频率与时间处于倒数关系，所以Tsw是Tw的(Fsw/Fw)倍，根据上述公式(a)成为，

Tsw＝(Fsw/Fw)×Tw

＝(Fsw/Fw)×A×(Q/f1)

＝(Fsw/(f1/Q))×A×(Q/f1)

＝A×Fsw×(Q/f1)²  (2)。

利用公式2，可针对用户已设定的任意的Fsw来计算作为最优测定时间的扫掠时间Tsw，并可以实现能够以高精度求出Q值的Q曲线测定。

此外，Fsw一般以谐振频率f1为中心并且成为Fw(Q曲线的半幅)的4～10倍左右的值。另外，当A小于适当范围时，Q曲线形状失真，Q值的测量误差变大。当A大于适当范围时，Q值的测量精度成为与适当范围等同的程度，但测量时间变长，测定效率降低。

所谓扫掠时间Tsw是指使振动频率在预先设定的频率范围内进行变化并测定Q曲线时的测定时间，该Q曲线表示对上述悬臂施加该振动频率的振动时的该悬臂的振动振幅。

接着，采用上述Q值以及扫掠时间Tsw，来测定表示对于振动频率的振动振幅的Q曲线。由此，根据最优的扫掠速度可得到正确的Q曲线，通过分析该Q曲线的波形，还可以进一步得到正确的Q值或谐振频率f1。

例如在图5中，Fsw是频率fx～fy之间的频率幅度，扫掠时间Tsw是在以相同的变化率使频率变化到频率fx～fy为止所需的测定时间。并且，可通过测定使频率在该频率范围Fsw内进行变化时的悬臂1的振动振幅V，来得到如图5所示的Q曲线。

这样，可通过采用适当的扫掠时间测定Q曲线，来避免扫掠时间不必要地延长，而且也没有扫掠时间过短导致测定不正确的情况，能够高效地测定正确的Q曲线。

接着，参照图3、图4来说明基于控制单元(探针显微镜控制器24、计算机40)的悬臂的振动特性的测定处理流程。此外，控制单元实际上是探针显微镜控制器24以及计算机40所具有的CPU。另外，图3表示计算Q值的子程序，图4表示测定Q曲线的主程序。

此外，在计算机40的硬盘等存储单元中存储本发明的悬臂的振动特性测定程序，CPU执行该程序进行图3、图4的处理。

在图3中，首先，控制单元设定包含谐振频率f1的测定条件(步骤S2)。这里如上所述，可根据FFT分析器的热振动谱或自激振荡电路的发送信号等预先取得谐振频率f1。然后，可在计算机40的存储单元中利用映射等预先登记该值，并从其中根据悬臂1的种类等自动进行取得，或者可通过操作人员输入谐振频率f1的值等来设定谐振频率f1。

接着进行步骤S4～S12的处理，步骤S4～S12是在进行计算Q值的处理之前确认设激振电压为0.0V时的振动振幅V'是规定值以下的处理。即，当在步骤S4～S12中测定出超过规定值的振动振幅V'时，因为悬臂的振动没有稳定至稳定状态，所以不进行计算Q值的处理，而是等到成为稳定状态。此外，步骤S4～S12中的振幅V'与在计算Q值时测定的振动振幅V不同是不言而喻的。

具体地说，在步骤S4中，控制单元将激振电压设定为0.0V，将激振频率设定为1kHz，使悬臂1成为没有振动的稳定状态。然后，控制单元经由移位检测器5来测定悬臂1的振动振幅V'(步骤S6)，并判定是否是阈值(50mV)以下(步骤S8)。如果在步骤S8中是“是”，则视为上述悬臂的振动稳定至稳定状态是正常的状态，并转移到步骤S13。另一方面，如果在步骤S8中是“否”，则转移到步骤S10，判定是否经过规定规定时间(3秒)是否是阈值(50mV)以下。如果在步骤S10中是“否”则返回至步骤S8，如果在步骤S10中是“是”则转移到步骤S12。在步骤S12中，控制单元显示提示是否继续图3的子程序的画面，操作人员经由操作部输入判断结果。然后，如果在步骤S12中是“是”则返回至步骤S8，如果在步骤S12中是“否”则结束处理。

接着，在步骤S13中，控制单元将激振频率设置为在步骤S2中已设定的f1，将激振电压设定为规定值，并使悬臂1激振。然后，控制单元经由移位检测器5来测定悬臂1的振动振幅V(步骤S14)。如图2所示，可得到步骤S14的测定结果，来作为振动振幅V相对于从施加谐振频率f1的振动时起的时间的关系的数据。

接着，控制单元判定是否已得到稳定振幅V0以及时间TA/2(秒)。具体地说，在步骤S16中，控制单元在设时间TA(秒)的振动振幅为VA时，根据在步骤S14中已取得的多个数据来判定时间TA/2(秒)是否为规定时间以下。如果在步骤S16中是“是”则转移到步骤S18。如果在步骤S16中是“否”，则振动振幅成为稳定状态为止的时间过长，因为存在系统的动作不正常的可能性所以结束测定。此情况是因为存在Q值成为超过假定的高值或者未成为正常的谐振状态的可能性。

接着，在步骤S18中，控制单元判定是否已得到V0。当在步骤S18中是“否”时，因为没有得到V0(未收敛)，所以返回至步骤S14，当在步骤S18中是“是”时则转移到步骤S20。

在步骤S20中，控制单元根据在步骤S14中已取得的多个数据，求出振动振幅V成为稳定振幅V0的0.95时的时间Th(秒)，并根据公式1：Q值＝f1×Th来计算Q值。这里，f1是在步骤S2中已设定的值。

接着，在步骤S22中，控制单元判定在步骤S20中已算出的Q值是否是规定值(例如50000)以下。当在步骤S22中是“否”时，则Q值取异常值，因为存在系统不正常的可能性所以结束测定，当在步骤S22中是“是”时则转移到步骤S24。

在步骤S24中，控制单元取得在步骤S20中已算出的Q值，并适当存储在计算机40的存储单元中，结束处理。

接着，参照图4来说明测定Q曲线的主程序。

在图4中，首先，控制单元测定谐振频率f1(步骤S102)。具体地说，利用在专利文献2中记载的简便方法来测定f1。此外，可不进行步骤S102，而是将根据FFT分析器的热振动谱或自激振荡电路的发送信号等对谐振频率f1进行测量得出的输入值作为谐振频率f1。

接着，在步骤S104中，控制单元设置利用子程序取得的Q值。然后，在步骤S106中，控制单元根据在步骤S102、104中得到的f1、Q利用公式2：扫掠时间Tsw(秒)＝A×Fsw×(Q/f1)²来计算扫掠时间Tsw。这里，常数A可采用5～100，但优选是10～50，最好是25～35。

接着，在步骤S108中，控制单元根据在步骤S106中已算出的扫掠时间Tsw自动测定Q曲线。具体地说，使振动频率在预先设定的频率范围内进行变化(扫掠)，使频率进行变化以使测定Q曲线时的测定时间成为Tsw，该Q曲线表示对上述悬臂施加该振动频率的振动时的该悬臂的振动振幅，通过测定此时的悬臂1的振动振幅V，可得到如图5所示的Q曲线。

将在上述图3、图4中说明的处理流程作为计算机程序适当存储到计算机40的存储单元内，通过探针显微镜控制器24以及计算机40具有的CPU来执行本发明的振动特性测定程序。

本发明不被上述实施方式所限定。

【实施例】

在图1所示的扫描型探针显微镜200上安装谐振频率的额定值是25.501kHz的悬臂1，充分延缓扫掠速度来测定Q曲线C1(参照图5)，并根据其波形来求出正确的Q值，结果成为Q0＝1297。接着，利用上述方法来求出图2所示的曲线图G，根据公式1按照振动振幅V算出Q值。然后，求出[(Q0-Q)/Q0]×100(％)作为各振动振幅V中的Q值与正确的Q值(Q0)之间的误差。

在表1中示出已得到的结果。

【表1】

振动振幅	时间	Q值	误差(％)
				V0×0.95	0.050	1275	1.7
V0×0.90	0.040	1020	21.4
				V0×0.85	0.037	944	27.2
V0×0.80	0.034	867	33.2
				V0×0.75	0.022	561	56.7
V0×0.70	0.018	459	64.6

从表1中，当采用V＝V0×0.95时的时间根据公式1算出Q值时，与正确的Q值(Q0)的误差小于2％，为近似相同的值。另外，当采用V＝V0×0.90时的时间根据公式1算出Q值时，与正确的Q值(Q0)的误差约为20％。与此相对，当采用小于V＝V0×0.90(分别是V0×0.85～V0×0.70)时的时间根据公式1算出Q值时，与正确的Q值(Q0)的误差大幅超过20％。

由此可知，采用V＝V0×0.90以上时的时间作为时间Th既可。

Claims (4)

1.一种悬臂的振动特性测定方法，其中，

测定对扫描型探针显微镜的悬臂施加谐振频率f1的振动时的该悬臂的振动振幅V，

求出所述振动振幅V成为稳定振幅V0的0.90以上时的时间Th，

利用下式1来计算Q值：

Q值＝f1×Th      (1)，

其中，频率的单位是Hz，时间的单位是秒。

2.根据权利要求1所述的悬臂的振动特性测定方法，其中，

所述稳定振幅V0是设对所述悬臂施加所述谐振频率f1的振动经过时间TA后的振动振幅为VA，时间TA/2的振动振幅成为VA×0.95时的该振动振幅。

3.根据权利要求1或2所述的悬臂的振动特性测定方法，其中，

在扫掠对所述悬臂施加的频率来测定表示该悬臂的振动振幅的Q曲线的情况下，当设扫掠开始频率与扫掠结束频率的差分的绝对值为Fsw、设此时的所述Q曲线的测定时间为扫掠时间Tsw时，通过下式2，采用已算出的扫掠时间Tsw测定所述Q曲线：

Tsw＝A×Fsw×(Q/f1)²       (2)，

其中，A是正常数。

4.一种悬臂的振动特性测定装置，其包括：

测定对扫描型探针显微镜的悬臂施加谐振频率f1的振动时的该悬臂的振动振幅V的单元，

求出所述振动振幅V成为稳定振幅V0的0.90以上时的时间Th的单元，

利用下式1来计算Q值的单元：

Q值＝f1×Th      (1)，

其中，频率的单位是Hz，时间的单位是秒。