CN110366686A - 光诱导力显微镜的频率调制检测 - Google Patents

光诱导力显微镜的频率调制检测 Download PDF

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Abstract

原子力显微镜以及利用原子力显微镜的光诱导力检测方法，采用通过测定原子力显微镜的悬臂振动模式的共振频率而对由光子源照射到诱发光诱导力梯度的探针针尖‑样品界面上的光进行检测的方式。

Description

光诱导力显微镜的频率调制检测
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请主张于2017年01月30日申请的美国专利临时申请第62/452,307号的优先权，且在此通过参考并入。
背景技术
众所周知，当原子力显微镜(AFM)通过悬臂共振模式的振幅变化对力以及力梯度进行检测时，会因为真空中的低空气阻尼以及高机械Q而导致在真空中的应答缓慢(虽然非常敏感)的问题。
一般的光诱导力显微镜(PiFM)依赖于振幅检测。激光将通过直接激励悬臂共振或通过与第1激励共振混合而激励第2共振的方式调制成特定的频率。无论哪一种方式，信号都是从应答的振幅推导得出，而应答的速度则受到Q的限制。在真空中，较高的Q可能会导致应答时间慢于预期的问题。作为与一般的光诱导力显微镜(PiFM)相关的实例，请参阅在此通过参考并入的由Nowak等发表的“利用光诱导力显微镜的纳米级化学成像(Nanoscalechemical imaging by photoinduced force microscopy)”，Science Advances 2，el501571(2016)。
发明内容
原子力显微镜以及利用原子力显微镜的光诱导力检测方法，采用通过测定原子力显微镜的悬臂振动模式的共振频率而对由光子源照射到诱发光诱导力梯度的探针针尖-样品界面上的光进行检测的方式。
适用本发明之一实施例的原子力显微镜，包括：悬臂，配备有探针针尖；光子源，用于对诱发光诱导力梯度的探针针尖-样品界面进行照射；偏向探测器，用于对悬臂的振动进行检测；以及，信号处理回路，利用所检测到的悬臂的振动对悬臂振动模式的共振频率进行测定并检测出光诱导力梯度。
适用本发明之一实施例的利用原子力显微镜的光诱导力检测方法，包括：利用光子源的光对诱发光诱导力梯度的探针针尖-样品界面进行照射的步骤；对原子力显微镜的悬臂振动进行检测的步骤；以及，利用所检测到的悬臂的振动对悬臂的振动模式的共振频率进行测定并检测出光诱导力梯度的步骤。
适用本发明之实施例的其他形态以及优点，能够通过与作为本发明之原理的实例进行图示的附图相关的下述详细说明得到进一步明确。
附图说明
图1是适用本发明之一实施例的频率调制-光诱导力显微镜(FM-PiFM)系统的块图。
图2是适用本发明之另一实施例的频率调制-光诱导力显微镜(FM-PiFM)系统的块图。
图3是适用本发明之一实施例的利用原子力显微镜的光诱导力检测方法的流程图。
在整个说明书中，类似的参考符号将用于指示类似的构成要素。
具体实施方式
如通过参考并入本申请的由Albrecht等在J.Appl.Phys.69，pp.668-673(1991)中发表的“通过利用高Q悬臂的频率调制检测增强力显微镜灵敏度(Frequency modulationdetection using high-Q cantilevers for enhanced force microscopesensitivity)”所述，通过在悬臂的共振频率而非振动幅度中测定偏移，能够避免因为高Q而导致的的速度限制。实际上，不仅能够高速生成应答信号(主要受限于用于测定频率的系统速度)，而且通过高Q还能够提升信噪比以及灵敏度。
在一般的光诱导力显微镜(PiFM)中，使用悬臂的两个独立共振(两个振动固有模式)。悬臂的固有模式是悬臂的多个部分以相同的频率一起运动的悬臂的固有振动，此时其他部分均以相同的频率进行正弦曲线运动且其振幅均相互成比例地增加或减少。两个模式中的一个是用于形貌图像(正常原子力显微镜成像)的非接触或轻敲模式生成，而另一个是用于对光诱导力(PiF)进行检测。光诱导力(PiF)是通过将从可调光源照射出来的光聚焦到探针针尖/样品界面而诱导得出。在样品中将发生波长依赖性的光吸收现象，而这会引起作用于探针针尖与样品之间的净力以及力梯度的变化。通过将激光调制成检测模式频率(即用于光诱导力显微镜(PiFM)的模式频率)或较佳地调制成用于形貌检测以及光诱导力显微镜(PiFM)的两个模式频率之间的差频中的某一个，能够激励光诱导力显微镜(PiFM)的检测模式。在一般的光诱导力显微镜(PiFM)中，将光诱导力显微镜(PiFM)模式下的悬臂振动振幅作为指示光诱导力(PiF)强度的信号使用。
当设备以非接触模式运行时，光诱导力(PiF)会诱发具有强梯度的引力(力量将随着与探针针尖的顶点之间的距离急剧转降)，因此光诱导力(PiF)梯度将使得悬臂振动模式的共振频率向下偏移(即更低的频率)。光诱导力(PiF)越高其梯度也将越高，而且频率偏移的强度也将越强。
因此，能够从悬臂的特定模式的频率偏移推导得出光诱导力(PiF)信号。虽然同时使用两个悬臂振动模式也属于一种选择，但并不要求必须同时使用两个悬臂振动模式。
在通过频率偏移测定光诱导力(PiF)时的一大难点在于，将因为光诱导力(PiF)而引起的频率偏移与因为同时用于形貌成像的范德瓦尔斯力而引起的频率偏移进行分离。为了实现上述目的，能够将激光(以及源于此的光诱导力(PiF))调制成高于用于形貌跟踪的感兴趣区域但远低于用于形貌成像的模式频率的频率。用于形貌跟踪的感兴趣区域通常是在几十至几百赫的范围之内。
例如，当悬臂的零阶机械共振用于形貌成像且上述模式具有200kHz的共振频率时，能够将激光调制成1kHz。当用于形貌成像的伺服回路的参数被设定为伺服带宽远低于1kHz(典型的是最多每分钟几帧的极慢成像)时，因为其变化速度过快而不足以使形貌伺服系统做出应答，因此样品上方的悬臂的高度将不会对光诱导力(PiF)造成影响。此时，悬臂将以1kHz重复率的脉冲方式被吸引到样品方向。在探针针尖被吸引到样品方向时，探针针尖也将随着激光脉冲逐步承受不断增加的牵引力梯度，其结果，悬臂的共振频率也将在每个脉冲中逐渐向下偏移。因此，悬臂的共振频率也将被调制成1kHz。
频率调制能够通过下述两种方法中的一种进行检测。1)当模式是作为自振荡器驱动而在悬臂的共振频率下工作时，上述自振荡悬臂将生成频率调制(FM)已被调制的波形。上述波形可以通过各种传统的模拟(频率鉴别器)或数字(频率计数或周期定时)方法进行频率调制(FM)检测。2)当模式是在固定频率下驱动(例如在不与样品交互作用的情况下以模式的中心频率附近驱动)时，频率的偏移将在驱动信号与悬臂的实际振动之间导致相位的变化。在本说明书中所使用的术语“附近”的频率是指+/-10赫的范围。上述相位能够作为信号使用。作为上述第二种方法的变形，能够通过利用上述相位对锁相环路进行控制而使得驱动频率遵循悬臂的共振频率，在这种情况下，能够通过对振动频率进行频率调制(FM)解调而得出信号。
需要注意的是，测定频率能够提供比测定相位更快的信号应答。虽然相位的瞬时变化是非物理性的，但频率的瞬时变化是被允许的。应答速度将受到用于测量频率的检测器的速度以及系统中存在的相位噪声的限制。
上述频率调制(FM)输出信号中将包含激光调制频率(在本实例中为1kHz)的AC分量，上述AC信号的振幅对应于光诱导力(PiF)交互作用的振幅。
图1是对适用本发明之一实施例的频率调制-光诱导力显微镜(FM-PiFM)系统100进行图示的块图。频率调制-光诱导力显微镜(FM-PiFM)系统100，包括：计算机102，用于对频率调制-光诱导力显微镜(FM-PiFM)系统的各个构成要素进行控制并通过处理所产生的光诱导力(PiF)信号而进行成像。频率调制-光诱导力显微镜(FM-PiFM)系统100，还包括：悬臂104，配备有探针针尖106；压电转换器或抖动压电器108；锁相环路(PLL)悬臂驱动器110；以及，偏向传感器112。抖动压电器08通过在悬臂104上形成振动而使探针针尖106发生振荡，例如在悬臂的一个共振模式下，探针针尖将在感兴趣样品114上方移动以对样品进行成像。抖动压电器108是由用于向抖动压电器提供驱动信号的锁相环路(PLL)悬臂驱动器110驱动。锁相环路(PLL)悬臂驱动器110连接到利用如激光二极管等光源以及如光电二极管探测器(未图示)等光电探测器对悬臂104的振动进行光学检测的偏向传感器112。锁相环路(PLL)悬臂驱动器110产生对因为在探针针尖106与样本114之间作用的力梯度而导致的悬臂104共振频率的变化进行频率跟踪的驱动信号，其中可能包括光诱导力(PiF)。上述频率跟踪是利用对与上述驱动信号相关的悬臂振动相位进行测定并通过对驱动信号的频率进行调整而维持驱动信号与悬臂振动之间的固定相位关系的锁相环路(PLL)悬臂驱动器110内的锁相环路实现。配备有探针针尖106的悬臂104、抖动压电器108、锁相环路(PLL)悬臂驱动器110以及偏向传感器112属于原子力显微镜内常规存在的构成要素。
频率调制-光诱导力显微镜(FM-PiFM)系统100，还包括：信号生成器116，用于向光子源118提供光诱导力(PiF)调制信号；在本实施例中，上述光子源118为可调激光器。光诱导力(PiF)调制信号的频率高于用于形貌跟踪的感兴趣范围(例如通常在几十至几百赫的范围之内)，但远低于用于形貌成像的模式频率(或当在形貌成像中使用多个模式时的较低的模式频率)。例如，光诱导力(PiF)调制信号的频率能够在1千赫(kHz)至200千赫(kHz)的范围之内。可调激光器118的波长是由计算机102进行控制，使其能够通过对波长范围进行扫描而生成光诱导力(PiF)与波长的频谱。被加载到可调激光器118中的光诱导力(PiF)调制信号将对可调激光器进行开关，从而使可调激光器在光诱导力(PiF)调制信号的频率下被打开。从可调激光器放射出的光束直接照射到探针针尖/样品界面，从而生成光诱导力(PiF)。
频率调制-光诱导力显微镜(FM-PiFM)系统100，还包括：频率调制(FM)解调器120；低通滤波器122；形貌伺服器124；z压电器或z向压电转换器126；以及，锁定探测器或放大器128形态的信号处理回路。频率调制(FM)解调器120从锁相环路(PLL)悬臂驱动器110接收跟踪信号并对悬臂104的频率变化进行测定，其中包括因为光诱导力(PiF)而导致的变化。在一个实施例中，频率调制(FM)解调器120生成在悬臂104的振动频率偏离参考电压时随着电压发生变化的信号。从频率调制(FM)解调器120输出的信号通过低通滤波器传送，从而只允许信号的低频率通过，用于在探针针尖106以及感兴趣样品114之间维持所需要的距离。尤其是，低通滤波信号将被传送到形貌伺服器124，从而通过对z压电器126的控制而使得探针针尖106与感兴趣区域114之间维持所需要的距离。
频率调制(FM)解调器120的输出信号还将被传送到锁定探测器128，从而通过将来自信号生成器116的光诱导力(PiF)调制频率信号作为锁定基准频率使用而对光诱导力(PiF)信号进行检测。锁定探测器128的输出对应于以光诱导力(PiF)调制频率调制的频率调制(FM)解调器输出分量的振幅。因为激光是被调制成光诱导力(PiF)调制频率且因此光诱导力(PiF)也将被调制成上述频率，进而悬臂的共振频率也将以上述频率进行频率调制，所以频率调制(FM)解调器输出也将包括以上述频率调制的分量。因此，锁定探测器128的输出将是其强度与光诱导力(PiF)梯度大小成比例的信号。能够通过利用计算机对光诱导力(PiF)信号进行处理而生成感兴趣样品114的图像。
需要注意的是，在上述说明内容中对形貌进行跟踪并生成光诱导力显微镜(PiFM)信号时只需要使用单一的振动模式。此时也能够使用两个独立的模式并推导出光诱导力显微镜(PiFM)振幅信号。虽然上述信号的应答时间受到悬臂Q的限制，但是通过将上述信号与在上述频率调制(FM)模式下推导出的信号一起生成，允许使用者根据所需要的测定方式同时观察到两个信号。
在如上所述的双模式方式中，激光将被调制成两个频率。第1频率相当于一般的光诱导力显微镜(PiFM)，这通常是用于形貌检测与光诱导力(PiF)检测的模式之间的差频，但也能够是两个模式的和频。此外，如在上述频率调制(FM)中的选择，将适用如1kHz等更慢的调制。在上述构成中，振幅光诱导力(PiF)信号将在光诱导力显微镜(PiFM)模式下生成，而频率调制光诱导力(FM PiF)信号将在两个模式下生成。但是需要注意的是，因为光诱导力(PiF)模式并不会被驱动(仅对光诱导力(PiF)做出应答)，因此有时可能会得到很低或甚至为零的振幅，从而导致无法持续性地对其频率进行测定的问题。因为形貌模式始终会被驱动，因此能够始终测定到其频率，因此优选用于产生光诱导力频率调制(PiF FM)信号。
需要注意的是，即使是不需要从其自身的悬臂模式中推导出光诱导力(PiF)振幅信号，两种调制频率的使用也可能较为有利。例如，假定激光器只能够生成短脉冲但所允许的脉冲重复率达到10MHz。在以最大频率生成脉冲的状态下能够形成最有效的占空比。因此，在10MHz以及1kHz进行调制将是在用于形貌成像的模式上生成光诱导力频率调制(PiFFM)信号的最有效的方法。实际上，快速脉冲激光将被视为以光诱导力(PiF)调制频率进行调制的连续波(CW，continuous wave)。
图2是对适用本发明之另一实施例的频率调制-光诱导力显微镜(FM-PiFM)系统200进行图示的块图。需要注意的是，通过对交互作用力梯度进行调制而生成悬臂振动模式的频率调制(FM)调制的这种一般方法，已经被成功地适用于除光诱导力显微镜(PiFM)之外的相互作用。例如，在通过参考并入本申请由Zerweck等在Phys.Rev.B 71,125424(2005)中发表的“开尔文探针力显微镜的精度以及分辨率限制(Accuracy and resolution limitsof Kelvin probe force microscopy)”中已经记载了与其类似的调制以及频率调制(FM)检测方案。
上述频率调制-光诱导力显微镜(FM-PiFM)系统200与图1所图示的频率调制-光诱导力显微镜(FM-PiFM)系统100类似。频率调制-光诱导力显微镜(FM-PiFM)系统200与频率调制-光诱导力显微镜(FM-PiFM)系统100之间的位移的结构性差异在于，频率调制-光诱导力显微镜(FM-PiFM)系统200还包括第2信号生成器230以及混合器232。第2信号生成器230通过由计算机102进行控制而以检测模式频率或用于形貌检测以及光诱导力显微镜(PiFM)的两种模式之间的差频生成调制信号。在一实施例中，检测模式频率为悬臂104的共振频率，这是与悬臂被驱动的共振频率不同的悬臂共振频率。例如，当悬臂104是以200kHz的第1模式驱动时，检测模式频率能够是1.2MHz的第2模式。在上述实例中，差频将等于1.2MHz减去200kHz(即0.2MHz)的结果即1MHz。从第2信号生成器230输出的调制信号将在混合器232中与从第1信号生成器230输出的光诱导力(PiF)调制信号混合并生成混合之后的调制信号并通过传送到可调激光器118中而对其开关状态进行控制。通过在光诱导力显微镜(PiFM)模式频率下对悬臂振动的振动振幅进行检测，能够生成基于振幅(AM)的光诱导力显微镜(PiFM)信号。上述信号能够利用具有抖动信号与信号生成器230的频率之间的和频或差频上的参考信号(未图示)的其他锁定探测器或放大器234进行检测。通过如上所述的方法，能够同时生成基于振幅(AM)的信号以及频率调制光诱导力显微镜(FM PiFM)信号。
悬臂模式以及调制频率的选择，将对能够利用这种方法检测光诱导力显微镜(PiFM)的速度造成影响。在上述实例中，在悬臂固有模式为200kHz且调制频率为1kHz的情况下，光诱导力显微镜(PiFM)带宽将小于1kHz。通常，所选择的调制频率越高且在需要时选择较高的悬臂固有模式频率时，能够提供更高的光诱导力显微镜(PiFM)检测带宽和更快的光诱导力显微镜(PiFM)成像以及频谱。
接下来，将结合图3中的流程图对适用本发明之一实施例的利用原子力显微镜的光诱导力检测方法进行说明。在块302中，在光从光子源照射到探针针尖-样品界面上时将诱发光诱导力梯度。在一实施例中，使用从第1信号生成器输出的第1调制信号将光子源即可调激光器调制成第1调制频率。在另一实施例中，利用从第1信号生成器输出的第1调制信号与从第2信号生成器输出的第2调制信号的混合信号对光子源进行调制。第2调制信号的调制频率能够对应于原子力显微镜的悬臂的第2振动模式。与此不同，第2调制信号的调制频率也能够对应于悬臂的两个振动模式之间的差频或和频。
接下来在块304，对原子力显微镜的悬臂的振动进行检测。原子力显微镜的悬臂的振动，能够利用光学位移传感器进行检测。
接下来在步骤306，利用所检测到的悬臂的振动对悬臂的振动模式的共振频率进行测定，从而检测出光诱导力梯度。
在本说明书中进行说明的附图所图示的实施例中的构成要素，也能够以多种不同的构成进行配置和设计。因此，下述对各个实施例的详细说明并不是为了对本发明的范围进行限定，而是各个实施例的代表性内容。虽然在附图中对实施例的不同特性进行了说明，但是除非有明确的记载，否则附图中的构成要素并不是按照特定的比例尺进行图示。
本发明能够在不脱离其要旨以及必要特征的范围内以多种特定的形态实现。所记载的实施例在所有方面仅为示例性内容而非限定。因此，本发明的范围应通过所附的权利要求书做出定义而非上述详细的说明。与权利要求书等价含义以及范围内的所有变更均包含于本发明的权利要求范围之内。
在整个说明书中，对特征、优点或类似信息的说明内容并不表示可通过本发明实现的特征以及优点必须在本发明的某个单一实施例中实现或存在。与特征以及优点相关的说明内容应理解为，与某一实施例相关的特定的特征以及优点或特性能够被包含于本发明的至少一个实施例。因此，在整个说明书中，对特征、优点以及类似信息的说明内容能够是指相同的实施例，但并不限定于此。
而且，所记载的本发明的特征、优点以及特性能够在一个以上的实施例中以适当的方式进行组合。具有本发明所属技术领域之一般技术的人员能够通过阅读本说明中的内容清除地理解，本发明的特定实施例在省略一个以上的特定特征或优点的情况下也能够实现。在其他情况下，本发明的所有实施例中均不存在的附加特征以及优点也可能通过某个实施例实现。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“某个实施例”或类似信息的说明只是表明在相关的实施例中记载的特定特征、结构或特性能够包含于适用本发明的至少一个实施例。因此，在整个说明书中，对“一个实施例”、“某个实施例”或类似信息的说明内容能够是指相同的实施例，但是并不限定于此。
虽然在本说明书中按照特定的顺序对方法的执行过程进行了图示以及说明，但是也能够对其执行顺序进行变更，例如某一个过程能够以相反的顺序执行，或者某个过程中的至少一部分能够与其他过程同时执行。在其他实施例中，个别过程的指令或子过程能够以断续和/或交替的方式实现。
需要注意的是，用于执行方法的过程中的至少一部分能够通过可在计算机上执行的存储在计算机可读取存储介质上的软件指令实现。例如，计算机程序产品的一实施例能够包括存储有在计算机上执行时可供计算机执行本说明书中所记载的过程的计算机可读取应用程序的计算机可读取存储介质。
此外，适用本发明的至少一部分实施例能够采用可通过计算机、指令执行系统或与其相关的用于提供应用程序代码的计算机可使用或计算机可读取的介质上的计算机应用程序产品形态。用于实现本发明之目的的计算机可使用或计算机可读取的介质，能够是可通过指令执行系统、装置、设备或与其相关的可包括、存储、通信、分发或传送应用程序的任意装置。
计算机可适用或计算机可读取的介质能够是电子、磁、光学、电磁、红外线或半导体系统(或装置或设备)或分发介质。作为计算机可读取介质的实例，包括半导体或固态存储器、非易失性存储器、非易失性存储器主机控制器接口规范(NVMe)装置、永久性存储器、磁带、便携式计算机磁盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、固态磁盘以及光盘。作为光盘的当前实例，包括只读光盘(CD-ROM)、可读写光盘(CD-R/W)、数字视频光盘(DVD)以及盘牙光盘。
在上述说明中，对多种特定的实施例进行了详细的说明。但是一部分实施例也能够在省略一部分特征的情况下实现。在一部分情况下，为了简洁性以及明确性而仅在可实现本发明的多个实施例的范围内对其方法、构成要素、结构和/或功能进行了说明。
虽然对本发明的特定实施例进行了说明以及图示，但是本发明并不限定于上述所说明以及图示的特定的形态以及结构。本发明的范围应通过本说明书中所附的权利要求书及其等价物做出定义。

Claims (18)

1.一种原子力显微镜，其特征在于，包括：
配备有探针针尖；
光子源，用于对诱发光诱导力梯度的探针针尖-样品界面进行照射；
偏向探测器，用于对上述悬臂的振动进行检测；以及，
信号处理回路，利用所检测到的上述悬臂的振动对上述悬臂振动模式的共振频率进行测定并检测出上述光诱导力梯度。
2.根据权利要求1所述的原子力显微镜，其特征在于，还包括：
信号生成器，通过生成调制信号并将上述光子源调制成调制频率而对光诱导力进行调制，并借此对上述悬臂的上述共振频率进行频率调制。
3.根据权利要求2所述的原子力显微镜，其特征在于，还包括：
悬臂驱动器，用于生成用于驱动上述悬臂以上述振动共振中的某一个振动的驱动信号，其中上述驱动信号的频率跟踪悬臂的共振频率的变化；以及，
频率调制（FM）解调器，通过对上述驱动信号进行频率解调而推导出光诱导力信号并借此检测出上述光诱导力梯度。
4.根据权利要求3所述的原子力显微镜，其特征在于：
上述悬臂驱动器利用对与驱动信号相关的悬臂振动的相位进行测定的锁相环路对上述悬臂的共振频率进行跟踪，通过对驱动信号的频率进行调整而使得驱动信号与悬臂振动之间维持固定的相位关系。
5.根据权利要求2所述的原子力显微镜，其特征在于，还包括：
悬臂驱动器，生成以与上述悬臂共振频率接近的固定频率对上述悬臂进行驱动的驱动信号；其中，上述信号处理部通过对与上述驱动信号的上述固定频率相关的上述悬臂的振动相位进行测定而驱动上述光诱导力信号并借此检测出上述光诱导力梯度。
6.根据权利要求2所述的原子力显微镜，其特征在于：
上述光子源是以第2调制频率调制或生成脉冲。
7.根据权利要求6所述的原子力显微镜，其特征在于：
上述第2调制频率对应于上述悬臂的第2震动模式。
8.根据权利要求6所述的原子力显微镜，其特征在于：
上述第2调制频率对应于上述悬臂的两个振动模式之间的差频或和频。
9.根据权利要求8所述的原子力显微镜，其特征在于：
驱动上述悬臂以第1震动模式振动并通过对第2震动模式的振动振幅进行测定而生成光诱导力信号。
10.一种利用原子力显微镜的光诱导力检测方法，其特征在于，包括：
利用光子源的光对诱发光诱导力梯度的探针针尖-样品界面进行照射的步骤；
对上述原子力显微镜的悬臂振动进行检测的步骤；以及，
利用所检测到的上述悬臂的振动对上述悬臂的振动模式的共振频率进行测定并检测出上述光诱导力梯度的步骤。
11.根据权利要求10所述的光诱导力检测方法，其特征在于，还包括：
通过将上述光子源调制成调制频率而对光诱导力进行调制，并借此对上述悬臂的上述共振频率进行频率调制的步骤。
12.根据权利要求11所述的光诱导力检测方法，其特征在于，还包括：
利用驱动信号使上述悬臂以上述振动共振中的某一个振动的步骤，其中上述驱动信号的频率跟踪上述悬臂的上述共振频率的变化；以及，
通过对与上述悬臂相关的上述驱动信号进行频率解调而推导出光诱导力信号并借此检测出上述光诱导力梯度的步骤。
13.根据权利要求12所述的光诱导力检测方法，其特征在于：
上述驱动信号的频率跟踪，是利用对与上述驱动信号相关的上述悬臂振动的相位进行测定并通过对上述驱动信号的频率进行调整而使得上述驱动信号与上述悬臂振动之间维持固定的相位关系的锁相环路实现。
14.根据权利要求11所述的光诱导力检测方法，其特征在于，还包括：
以与悬臂共振频率接近的固定频率对上述悬臂进行驱动的步骤；以及，
通过对与上述固定频率的驱动信号相关的上述悬臂的振动相位进行测定而推导出光诱导力信号并借此检测出上述光诱导力梯度的步骤。
15.根据权利要求11所述的光诱导力检测方法，其特征在于，还包括：
将上述光子源调制成第2调制频率的步骤。
16.根据权利要求15所述的光诱导力检测方法，其特征在于：
上述第2调制频率对应于上述悬臂的第2震动模式。
17.根据权利要求15所述的光诱导力检测方法，其特征在于：
上述第2调制频率对应于上述悬臂的两个振动模式之间的差频或和频。
18.根据权利要求17所述的光诱导力检测方法，其特征在于：
驱动上述悬臂以第1震动模式振动并通过对第2震动模式的振动振幅进行测定而生成光诱导力信号。
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