DE112015006610T5

DE112015006610T5 - Rasterkraftmikroskop und Steuerverfahren dafür

Info

Publication number: DE112015006610T5
Application number: DE112015006610.1T
Authority: DE
Inventors: Nobuaki Sakai
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2015-07-07
Filing date: 2015-07-07
Publication date: 2018-03-08
Also published as: US10161959B2; WO2017006436A1; JPWO2017006436A1; US20180120343A1

Abstract

Ein Rasterkraftmikroskop (100) erlangt Probeninformation durch Ausführen von relativer Rasterabtastung zwischen einem Kragarm und einer Probe über eine XY-Ebene, während die Erzeugung einer Interaktion zwischen einer Sonde (101), die an einem freien Ende des Kragarms (102) vorgesehen ist, und der Probe (103) bewirkt wird. Das Rasterkraftmikroskop umfasst einen Rasterabtastinformationsgenerator (114) zur Erzeugung von Rasterabtastinformation, eine Rasterabtastungssteuereinrichtung (108) zur Steuerung der Rasterabtastung auf Grundlage der Rasterabtastinformation und eine Interaktionssteuereinrichtung (111) zur Steuerung der Stärke der Interaktion auf Grundlage der Rasterabtastinformation. Die Interaktionssteuereinrichtung reduziert die Stärke der Interaktion relativ, wenn eine relative Geschwindigkeit zwischen dem Kragarm und der Probe über die XY-Ebene der Rasterabtastung relativ abnimmt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Rastersondenmikroskope, insbesondere Rasterkraftmikroskope zur Verwendung für die Betrachtung von Proben aus einem lebendigen Körper.
Hintergrund der Technik
Ein Rastersondenmikroskop (SPM) ist ein Rastermikroskop, das eine mechanische Sonde mechanisch abtastet, um Information über eine Probenoberfläche zu erlangen, und ist ein allgemeiner Name für ein Rastertunnelmikroskop (STM), ein Rasterkraftmikroskop (AFM), ein Rastermagnetkraftmikroskop (MFM), ein Rasterkapazitätsmikroskop (SCaM), ein optisches Rasternahfeldmikroskop (SNOM) und dergleichen.
Das Rastersondenmikroskop erlangt erwünschte Oberflächeninformation über die Probe durch die mechanische Sonde, während eine mechanische Sonde und eine Probe relativ in eine XY-Richtung rasterabgetastet werden und die Information auf einer Anzeigevorrichtung angezeigt wird. Von diesen umfasst das Rasterkraftmikroskop (nachstehend als AFM bezeichnet), das die am weitesten verbreitete Vorrichtung ist, einen Kragarm mit einer mechanischen Sonde an dessen freiem Ende, einen optischen Verlagerungssensor zum Erfassen einer Verlagerung des Kragarms, und einen Scanner, um den Kragarm und eine Probe relativ abzutasten. Das AFM bewirkt die Erzeugung einer mechanischen Interaktion zwischen der mechanischen Sonde und der Probe, um auf Grundlage einer Verformung des Kragarms, die durch die mechanische Interaktion bewirkt wird, Information über die Probe zu erlangen.
In letzter Zeit richtet sich die Aufmerksamkeit auf ein AFM für die Betrachtung von weicher Materie zum Betrachten von weichen Proben, wie beispielsweise einer biologischen Probe und eines Gels, in einer Flüssigkeit. In einem AFM für die Betrachtung von weicher Materie ist es wichtig, wie weit ein Einfluss auf eine Probe reduziert werden kann, insbesondere, wie sehr die Verformung der Probe reduziert werden kann, die sich aus einer mechanischen Interaktion ergibt, die zwischen einer mechanischen Sonde und der Probe wirkt. In einem herkömmlichen AFM für die Betrachtung von weicher Materie, wie beispielsweise in dem japanischen Patent mit der Nummer 4083517 gezeigt, zielt man auf die Reduzierung der Interaktion durch Schaffen einer Regelsteuerung ab, um einen Abstand zwischen einem Kragarm und einer Probe konstant zu halten.
Literaturliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: japanisches Patent mit der Nummer 4083517

Kurzbeschreibung der Erfindung
Technisches Problem
Die Verformung einer Probe ist im Wesentlichen linear mit der Stärke der Interaktion. Es ist tatsächlich effektiv, die Interaktion zu reduzieren; eine Zeit, während derer die Interaktion wirkt, ist jedoch auch ein wichtiger Parameter. Das kommt daher, dass im Fall einer weichen Probe wie einem Gel, eine Tendenz besteht, dass die Verformung der Probe zunimmt, wenn die Zeit länger ist, während derer die Interaktion wirkt, selbst wenn die Interaktion reduziert wird. Dies kann bei einem AFM für die Betrachtung von weicher Materie, das eine weiche Probe wie beispielsweise ein Gel betrachtet, ein wesentliches Problem darstellen.
In herkömmlichen AFM für die Betrachtung von weicher Materie wurde jedoch kein Beispiel für eine Vorrichtung oder ein Verfahren berichtet, die eine Zeit berücksichtigen, während derer die Interaktion wirkt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Rasterkraftmikroskops, in dem für weiche Proben, wie beispielsweise ein Gel und dergleichen, eine Reduzierung der Verformung der Probe durch Reduzieren des Einflusses der Zeit erzielt wird, während derer die Interaktion wirkt, sowie eines Steuerverfahrens dafür.
Lösung für das Problem
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf ein Rasterkraftmikroskop zum Erlangen von Probeninformation durch Ausführen von relativer Rasterabtastung zwischen einem Kragarm und einer Probe über eine XY-Ebene, während die Erzeugung einer Interaktion zwischen einer Sonde, die an einem freien Ende des Kragarms vorgesehen ist, und der Probe bewirkt wird. Das Rasterkraftmikroskop umfasst einen Rasterabtastinformationsgenerator zur Erzeugung von Rasterabtastinformation, eine Rasterabtastungssteuereinrichtung zur Steuerung der Rasterabtastung auf Grundlage der Rasterabtastinformation und eine Interaktionssteuereinrichtung zur Steuerung der Stärke der Interaktion auf Grundlage der Rasterabtastinformation. Die Interaktionssteuereinrichtung reduziert die Stärke der Interaktion relativ, wenn eine relative Geschwindigkeit zwischen dem Kragarm und der Probe über die XY-Ebene der Rasterabtastung relativ abnimmt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß dem Rasterkraftmikroskop wird die Interaktion durch die Interaktionssteuereinrichtung relativ reduziert, wenn die Zeit zunimmt, während derer die Interaktion wirkt, so dass die Verformung der Probe reduziert wird.
Kurze Beschreibung von Zeichnungen
1 zeigt ein Rasterkraftmikroskop einer ersten Ausführungsform;
2 zeigt eine Stelle von relativer Rasterabtastung einer Sonde bezüglich einer Probe;
3 zeigt Wellenformen eines X-Abtastsignals und eines Y-Abtastsignals zum Bewirken, dass ein X-Scanner und ein Y-Scanner das in 2 gezeigte Rasterabtastung ausführen.
4 zeigt einen vergrößerten Teil des X-Abtastsignals in 3;
5 zeigt ein Beispiel von Abtastbereichsinformation, die einen Abtastbereich der Rasterabtastung betrifft, und Abtastfrequenzinformation, die eine Abtastfrequenz der Rasterabtastung betrifft;
6 zeigt, zusätzlich zu der Stelle der Rasterabtastung, Abtastbereiche, wo eine relative Geschwindigkeit zwischen einer Sonde und einer Probe abnimmt;
7 zeigt Signalbereiche, die jeweils den Abtastbereichen entsprechen, wo die relative Geschwindigkeit zwischen der Sonde und der Probe abnimmt, zusätzlich zu den Wellenformen der Abtastsignale für die Rasterabtastung;
8 zeigt eine Änderung der relativen Geschwindigkeit zwischen der Sonde und der Probe durch die Rasterabtastung zusätzlich zu den Wellenformen der in 7 gezeigten Abtastsignale;
9 zeigt ein Rasterkraftmikroskop einer zweiten Ausführungsform;
10 zeigt ein Signal der relativen Geschwindigkeit, das durch die Differenzierung von Information über die Abtastwellenform des X-Abtastsignals erlangt wird zusätzlich zu der Wellenform des X-Abtastsignals und der Änderung der in 8 gezeigten relativen Geschwindigkeit; und
11 zeigt Abtastbereiche, wo die relative Geschwindigkeit zwischen dem Kragarm und der Probe abnimmt, und einen Bereich, in dem die Abtastbereiche aus dem Gesamtabtastbereich ausgeschlossen sind.
Beschreibung von Ausführungsformen
<Erste Ausführungsform>
In weichen Proben, wie beispielsweise einem Gel, besteht eine Tendenz, dass eine Verformung der Probe zunimmt, wenn die Zeit länger wird, während derer die Interaktion zwischen einer Sonde und der Probe wirkt.
Eine Zeit, während derer die Interaktion wirkt, wird als eine Zeit betrachtet, während derer die Sonde eine Einheitslänge über eine XY-Ebene einer Probenoberfläche passiert. Die Zeit, während derer die Sonde die Einheitslänge über die XY-Ebene der Probenoberfläche passiert, ist gleich einem Umkehrwert einer relativen Geschwindigkeit zwischen der Sonde und der Probe über die XY-Ebene. Das bedeutet, die Zeit, während derer die Interaktion wirkt, ist umgekehrt proportional zu der relativen Geschwindigkeit zwischen der Sonde und der Probe über die XY-Ebene. Somit kann die Tendenz, dass die Verformung der Probe zunimmt, wenn die Zeit, während derer die Interaktion wirkt, länger wird, als eine Tendenz angegeben werden, dass die Verformung der Probe zunimmt, wenn die relative Geschwindigkeit zwischen der Sonde und der Probe abnimmt. Es ist anzumerken, dass die relative Geschwindigkeit zwischen der Sonde und der Probe äquivalent zu einer relativen Geschwindigkeit des Kragarms und der Probe ist.
Diese Tendenz bewirkt ein Problem darin, dass, wenn ein Abtastbereich der Rasterabtastung reduziert wird oder die Abtastfrequenz verringert wird, die relative Geschwindigkeit zwischen der Sonde und der Probe abnimmt, was zu einer Zunahme der Verformung der Probe führt. Dies ist ein bedeutendes Problem bei AFM für die Betrachtung von weicher Materie bei der Betrachtung von weichen Proben, wie beispielsweise einem Gel.
Eine erste Ausführungsform löst dieses Problem und die erste Ausführungsform wird nachstehend anhand von 1 bis 5 erläutert.
1 zeigt ein Rasterkraftmikroskop 100 der vorliegenden Erfindung. Das Rasterkraftmikroskop 100 umfasst einen Kragarm 102 mit einer Sonde 101 am freien Ende. Dieser Kragarm 102 wird von einem Halter 104 gehalten und die Sonde 101 ist so platziert, dass sie einer Probe 103 zugewandt angeordnet ist. Die Probe 103 wird durch eine nicht gezeigte Probenbühne auf einem Z-Scanner 107 gehalten.
Über dem Kragarm 102 ist ein optischer Hebelsensor 106 zur optischen Erfassung einer Verlagerung des Kragarms 102 angeordnet. Der optische Hebelsensor 106 umfasst eine Laserlichtquelle 106a zum Strahlen von konvergiertem Laserlicht 106b auf eine Rückfläche des Kragarms 102, einen Multisegmentdetektor 106d zum Empfangen von Laserlicht 106c, das von der Rückfläche des Kragarms 102 reflektiert wird, und einen Operationsverstärker 106e zum Berechnen eines Verlagerungssignals des Kragarms 102 auf Grundlage eines Ausgabesignals des Multisegmentdetektors 106d und zur Ausgabe des Verlagerungssignals. Das von dem Operationsverstärker 106e ausgegebene Verlagerungssignal des Kragarms 102 umfasst ein alternierendes Signal, das eine Schwingung des Kragarms wie nachstehend beschrieben reflektiert. Das Verlagerungssignal des Kragarms 102 wird einer Z-Steuereinrichtung 113 zugeführt.
An dem Halter 104 ist ein piezoelektrisches Element 105 vorgesehen. Das piezoelektrische Element 105 wirkt als ein Oszillator zum Schwingen des Kragarms 102 durch den Halter 104. Das piezoelektrische Element 105, das von einem Oszillationssignalgenerator 112 gesteuert wird, bringt den Kragarm 102 auf Grundlage eines von dem Oszillationssignalgenerator 112 ausgegebenen Oszillationssignals zum Schwingen. Das bedeutet, die Schwingung des Kragarms 102 wird von dem Oszillationssignalgenerator 112 gesteuert.
Ein Z-Scanner 107 tastet die Probe 103 entlang einer Z-Richtung bezüglich des Kragarms 102 ab. Der Z-Scanner 107 ist an einem X-Scanner 108a montiert, der an einem Y-Scanner 108b montiert ist. Der Z-Scanner 107 wird von der Z-Steuereinrichtung 113 gesteuert. Insbesondere empfängt die Z-Steuereinrichtung 113 das Verlagerungssignal, das das alternierende Signal umfasst, das die Schwingung des Kragarms 102 reflektiert, um ein Z-Abtastsignal zu erzeugen, um beispielsweise einen Amplitudenwert des Verlagerungssignals konstant zu halten, wodurch bewirkt wird, dass sich der Z-Scanner 107 entlang der Z-Richtung auf Grundlage des Z-Abtastsignals aus- und einfährt, um die Probe 103 entlang der Z-Richtung bezüglich des Kragarms 102 abzutasten. Das bedeutet, ein relativer Abstand zwischen dem Kragarm 102 und der Probe 103 entlang der Z-Richtung wird von der Z-Steuereinrichtung 113 gesteuert.
Eine Rasterabtastungssteuereinrichtung 108 umfasst einen X-Scanner 108a, einen Y-Scanner 108b und eine XY-Abtastungssteuereinrichtung 108c.
Der X-Scanner 108a und der Y-Scanner 108b sind zur Rasterabtastung der Probe 103 über eine XY-Ebene bezüglich des Kragarms 102. Der X-Scanner 108a und der Y-Scanner 108b werden von der XY-Abtastungssteuereinrichtung 108c gesteuert. Der X-Scanner 108a und der Y-Scanner 108b werden entlang der X-Richtung und einer Y-Richtung auf Grundlage des X-Abtastsignals und eines Y-Abtastsignals verlagert, die von der XY-Abtastungssteuereinrichtung 108c ausgegeben werden, um die Probe 103 über die XY-Ebene bezüglich des Kragarms 102 rasterabzutasten.
Eine Steuereinrichtung 110 umfasst eine Interaktionssteuereinrichtung 111, die XY-Abtastungssteuereinrichtung 108c, einen Rasterabtastinformationsgenerator 114 und eine Probeninformationsbezugseinheit 115.
Der Rasterabtastinformationsgenerator 114 erzeugt Rasterabtastinformation, die für die erwünschte Rasterabtastung notwendig ist. Die Rasterabtastinformation wird der XY-Abtastungssteuereinrichtung 108c, einem Generator von Information über die relative Geschwindigkeit 118 und der Probeninformationsbezugseinheit 115 zugeführt. Die Rasterabtastinformation umfasst mindestens eine von Abtastbereichsinformation, die einen Abtastbereich der Rasterabtastung betrifft, und Abtastfrequenzinformation, die eine Abtastfrequenz der Rasterabtastung betrifft. In der vorliegenden Ausführungsform kann, da die Frequenz ein Umkehrwert eines Zyklus ist, die Abtastfrequenzinformation, die eine Abtastfrequenz der Rasterabtastung betrifft, durch Scanzyklusinformation, die einen Scanzyklus der Rasterabtastung betrifft, ersetzt werden.
Hier werden die Abtastbereichsinformation, die den Abtastbereich der Rasterabtastung betrifft, und die Abtastfrequenzinformation, die die Abtastfrequenz der Rasterabtastung betrifft, erläutert.
2 zeigt eine Stelle der relativen Rasterabtastung der Sonde 101 bezüglich der Probe 103. Die Stelle der Rasterabtastung ist eine herkömmliche und übliche. In 2 wird eine Hauptabtastlinienrichtung der Rasterabtastung (eine Richtung, in die die Scangeschwindigkeit schneller ist), als eine X-Richtung betrachtet.
3 zeigt Wellenformen des X-Abtastsignals und des Y-Abtastsignals zum Bewirken, dass der X-Scanner 108a und der Y-Scanner 108b die in 2 gezeigte Rasterabtastung ausführen. Wie in 4 gezeigt, ist das X-Abtastsignal in 3 an Abschnitten rund, wo sich das Signal von einer Zunahme zu einer Abnahme ändert. Dies dient der Reduzierung von harmonischen Komponenten des X-Abtastsignals, was zu einer Wirkung der Reduzierung von Vibrationsrauschen führt, das im Zusammenhang mit dem Abtasten des X-Scanners 108a und des Y-Scanners 108b steht, die von dem X-Abtastsignal und dem Y-Abtastsignal gesteuert werden.
5 zeigt ein Beispiel der Abtastbereichsinformation, die den Abtastbereich der Rasterabtastung betrifft, und der Abtastfrequenzinformation, die die Abtastfrequenz der Rasterabtastung betrifft, die in der Rasterabtastungsinformation enthalten sind.
In 5 ist die Abtastbereichsinformation, die den Abtastbereich der Rasterabtastung betrifft, beispielsweise Ax, was eine Gesamtamplitude des X-Abtastsignals ist. Die Ax ist im Wesentlichen proportional zu der Größe des Abtastbereichs in die X-Richtung der Rasterabtastung. Wenn die Ax null ist, ist der Abtastbereich in die X-Richtung der Rasterabtastung auch null. Das bedeutet, wenn die Ax null ist, bedeutet dies ein Stoppen der Rasterabtastung. In der vorliegenden Ausführungsform kann, obwohl der Abtastbereich in die X-Richtung der Rasterabtastung als ein Beispiel für die Abtastbereichsinformation, die den Abtastbereich der Rasterabtastung betrifft, verwendet wird, der Abtastbereich in die Y-Richtung der Rasterabtastung verwendet werden. Dies kommt daher, dass ein Abtastbereich in die X-Richtung der Rasterabtastung und ein Abtastbereich in die Y-Richtung der Rasterabtastung im Allgemeinen eine positive Beziehung zueinander haben.
In 5 ist die Abtastfrequenzinformation, die die Abtastfrequenz der Rasterabtastung betrifft, beispielsweise eine Abtastfrequenz fx des X-Abtastsignals. Ein Umkehrwert der Abtastfrequenz fx ist gleich einem Scanzyklus Tx des X-Abtastsignals. Das bedeutet, eine Beziehung von Tx = 1/fx ist zwischen fx und Tx vorhanden. Wenn die fx null ist, bedeutet dies ein Stoppen des Abtastens in die X-Richtung der Rasterabtastung. Das bedeutet, wenn die fx null ist, bedeutet dies ein Stoppen der Rasterabtastung selbst. In der vorliegenden Ausführungsform kann, obgleich die Abtastfrequenz (oder der Scanzyklus) in die X-Richtung der Rasterabtastung als ein Beispiel der Abtastfrequenzinformation, die die Abtastfrequenz der Rasterabtastung betrifft, verwendet wird, die Abtastfrequenz (oder der Scanzyklus) in die Y-Richtung der Rasterabtastung verwendet werden. Das kommt daher, dass die Abtastfrequenz (oder der Scanzyklus) in die X-Richtung der Rasterabtastung und die Abtastfrequenz (oder der Scanzyklus) in die Y-Richtung der Rasterabtastung im Allgemeinen eine positive Beziehung zueinander haben.
Die XY-Abtastungssteuereinrichtung 108c erzeugt ein X-Abtastsignal und ein Y-Abtastsignal auf Grundlage der Rasterabtastinformation. Somit wird die Rasterabtastung von der Rasterabtastungssteuereinrichtung 108, die den X-Scanner 108a, den Y-Scanner 108b und die XY-Abtastungssteuereinrichtung 108c umfasst, auf Grundlage der Rasterabtastinformation gesteuert.
Die Interaktionssteuereinrichtung 111 umfasst den Oszillationssignalgenerator 112 und die Z-Steuereinrichtung 113. Somit ist das piezoelektrische Element 105 durch die Interaktionssteuereinrichtung 111 steuerbar, die den Oszillationssignalgenerator 112 umfasst. Das bedeutet, die Interaktionssteuereinrichtung 111 kann die Schwingung des Kragarms 102 steuern. Der Z-Scanner 107 ist auch durch die Interaktionssteuereinrichtung 111 steuerbar, die die Z-Steuereinrichtung 113 umfasst. Das bedeutet, die Interaktionssteuereinrichtung 111 kann einen relativen Abstand zwischen dem Kragarm 102 und der Probe 103 entlang der Z-Richtung steuern.
Die Interaktionssteuereinrichtung 111 umfasst den Generator von Information über die relative Geschwindigkeit 118. Der Generator von Information über die relative Geschwindigkeit 118 erzeugt Information über die relative Geschwindigkeit, die einer relativen Geschwindigkeit zwischen dem Kragarm 102 und der Probe 103 über die XY-Ebene entspricht. Die Information über die relative Geschwindigkeit, die der relativen Geschwindigkeit zwischen dem Kragarm 102 und der Probe 103 über die XY-Ebene entspricht, ist gleich einer Information über die relative Geschwindigkeit, die einer relativen Geschwindigkeit zwischen der Sonde 101 und der Probe 103 über die XY-Ebene entspricht.
Hier können, obgleich es unmöglich ist, einen absoluten Wert der relativen Geschwindigkeit nur aus der Gesamtamplitude Ax des X-Abtastsignals und der Abtastfrequenz fx des X-Abtastsignals, die in der Rasterabtastinformation enthalten sind, zu erlangen, diese als relative Information der relativen Geschwindigkeit behandelt werden. Das bedeutet, eine Entscheidung zur Erhöhung oder Verringerung der relativen Geschwindigkeit ist möglich. Somit kann als Information über die relative Geschwindigkeit die Ax, die die Gesamtamplitude des X-Abtastsignals ist, oder die Abtastfrequenz fx des X-Abtastsignals alleine verwendet werden. Da die relative Geschwindigkeit im Wesentlichen gleich einem multiplizierten Wert des Abtastbereichs und der Abtastfrequenz, d. h. einem Wert, der durch Teilen des Abtastbereichs durch den Scanzyklus erlangt wird, ist, kann Information, die durch Multiplizieren der Abtastbereichsinformation, die den Abtastbereich der Rasterabtastung betrifft, mit der Abtastzyklusinformation, die die Abtastfrequenz der Rasterabtastung betrifft, erlangt wird, als die Information über die relative Geschwindigkeit verwendet werden. Die multiplizierte Information kann auch als Information, die einen absoluten Wert einer Änderung der relativen Geschwindigkeit zeigt, sowie die relative Information der relativen Geschwindigkeit behandelt werden.
Außerdem ändert die Interaktionssteuereinrichtung 111 beispielsweise die Amplitude der Schwingung des Kragarms 102, oder einen relativen Abstand zwischen dem Kragarm 102 und der Probe 103 entlang der Z-Richtung auf Grundlage der Information über die relative Geschwindigkeit.
Wenn sich beispielsweise die Amplitude der Schwingung des Kragarms 102 ändert oder sich der relative Abstand zwischen dem Kragarm 102 und der Probe 103 entlang der Z-Richtung ändert, ändert sich die Stärke einer mechanischen Interaktion zwischen der Sonde 101 und der Probe 103 relativ. Insbesondere nimmt, wenn die Amplitude des Kragarms 102 zunimmt, die Stärke der mechanischen Interaktion zwischen der Sonde 101 und der Probe 103 relativ zu und nimmt, wenn die Amplitude des Kragarms 102 abnimmt, die Stärke der mechanischen Interaktion zwischen der Sonde 101 und der Probe 103 relativ ab. Wenn der relative Abstand zwischen dem Kragarm 102 und der Probe 103 entlang der Z-Richtung zunimmt, nimmt die Stärke der mechanischen Interaktion zwischen der Sonde 101 und der Probe 103 relativ ab und wenn der relative Abstand zwischen dem Kragarm 102 und der Probe 103 entlang der Z-Richtung abnimmt, nimmt die Stärke der mechanischen Interaktion zwischen der Sonde 101 und der Probe 103 relativ zu.
Wenn die Information über die relative Geschwindigkeit eine relative Abnahme der relativen Geschwindigkeit zwischen dem Kragarm 102 und der Probe 103 über die XY-Ebene anzeigt, reduziert die Interaktionssteuereinrichtung 111 die Stärke der mechanischen Interaktion zwischen der Sonde 101 und der Probe 103 relativ, beispielsweise durch Reduzieren der Amplitude des Kragarms 102 oder durch Erhöhen des relativen Abstands zwischen dem Kragarm 102 und der Probe 103 entlang der Z-Richtung. Wenn die Information über die relative Geschwindigkeit eine relative Zunahme (d. h. eine Rückkehr) der relativen Geschwindigkeit zwischen dem Kragarm 102 und der Probe 103 über die XY-Ebene anzeigt, erhöht die Interaktionssteuereinrichtung 111 die Stärke der mechanischen Interaktion zwischen der Sonde 101 und der Probe 103 relativ, beispielsweise durch Erhöhen der Amplitude der Schwingung des Kragarms 102 oder durch Reduzieren des relativen Abstands zwischen dem Kragarm 102 und der Probe 103 entlang der Z-Richtung.
Auf diese Weise kann die Interaktionssteuereinrichtung 111 die Stärke der mechanischen Interaktion zwischen der Sonde 101 und der Probe 103 auf Grundlage der Information über die relative Geschwindigkeit steuern. Konkret reduziert die Interaktionssteuereinrichtung 111 die Stärke der mechanischen Interaktion zwischen der Sonde 101 und der Probe 103 relativ, wenn die Information über die relative Geschwindigkeit eine relative Abnahme der relativen Geschwindigkeit anzeigt, und erhöht die Stärke der mechanischen Interaktion zwischen der Sonde 101 und der Probe 103 relativ, wenn die Information über die relative Geschwindigkeit eine relative Zunahme der relativen Geschwindigkeit anzeigt.
Die Probeninformationsbezugseinheit 115 erzeugt Probeninformation, beispielsweise Bilddaten zum Abbilden der Oberflächenformeninformation auf Grundlage des Z-Abtastsignals und der zugeführten Rasterabtastinformation.
Eine Probeninformationsanzeigevorrichtung 116 zeigt die von der Probeninformationsbezugseinheit 115 erzeugten Bilddaten an.
Eine Eingabeeinheit 117 ist mit der Steuereinrichtung 110 verbunden. Die Eingabeeinheit 117 dient der Installation beispielsweise eines Programms des hier beschriebenen Steuerverfahrens, der Bestimmung eines Betrachtungsbereichs und der Ausgabe eines Befehls, wie beispielsweise des Beginns einer Betrachtung und des Endes einer Betrachtung, an die Steuereinrichtung 110 in der Steuereinrichtung 110.
Als Nächstes wird ein Betriebsablauf des so konfigurierten Rasterkraftmikroskops erläutert.
Der Oszillationssignalgenerator 112 gibt ein Oszillationssignal aus, um das Oszillationssignal dem piezoelektrischen Element 105 zuzuführen, das als der Oszillator dient.
Das piezoelektrische Element 105 bringt den Kragarm 102 nahe dessen mechanischer Resonanzfrequenz auf Grundlage des Oszillationssignals zum Schwingen.
Der über dem Kragarm 102 angeordnete optische Hebelsensor 106 erfasst eine Verlagerung des Kragarms 102, um das Verlagerungssignal, das ein alternierendes Signal umfasst, das die Schwingung des Kragarms 102 reflektiert, der Z-Steuereinrichtung 113 zuzuführen.
Ein Rasterabtastinformationsgenerator 114 erzeugt Rasterabtastinformation, die für die erwünschte Rasterabtastung notwendig ist. Die Rasterabtastinformation wird der XY-Abtastungssteuereinrichtung 108c, der Interaktionssteuereinrichtung 111 und der Probeninformationsbezugseinheit 115 zugeführt. Die Rasterabtastinformation umfasst Abtastbereichsinformation, die den Abtastbereich der Rasterabtastung betrifft (beispielsweise die Gesamtamplitude Ax des X-Abtastsignals) und Abtastfrequenzinformation, die die Abtastfrequenz der Rasterabtastung betrifft (beispielsweise die Abtastfrequenz fx des X-Abtastsignals).
Die XY-Abtastungssteuereinrichtung 108c gibt das X-Abtastsignal und das Y-Abtastsignal auf Grundlage der Rasterabtastinformation aus.
Der X-Scanner 108a und der Y-Scanner 108b empfangen entsprechend das X-Abtastsignal und das Y-Abtastsignal, um die Probe 103 über die XY-Ebene bezüglich des Kragarms 102 rasterabzutasten.
Gleichzeitig mit der Rasterabtastung empfängt die Z-Steuereinrichtung 113 in der Interaktionssteuereinrichtung 111 das Verlagerungssignal, das das alternierende Signal umfasst, das die Schwingung des Kragarms 102 reflektiert, um das Z-Abtastsignal zu erzeugen, um beispielsweise einen Amplitudenwert des Verlagerungssignals konstant zu halten, wodurch bewirkt wird, dass sich der Z-Scanner 107 auf Grundlage des Z-Abtastsignals in die Z-Richtung aus- und einfährt, um die Probe 103 entlang der Z-Richtung bezüglich des Kragarms 102 abzutasten. Das Z-Abtastsignal wird auch der Probeninformationsbezugseinheit 115 zugeführt.
Außerdem erzeugt, gleichzeitig mit der Rasterabtastung, der Generator von Information über die relative Geschwindigkeit 118 eine Information über die relative Geschwindigkeit, die einer relativen Geschwindigkeit zwischen dem Kragarm 102 und der Probe 103 über die XY-Ebene entspricht, auf Grundlage der zugeführten Rasterabtastinformation.
Die Interaktionssteuereinrichtung 111 steuert die Stärke der mechanischen Interaktion zwischen der Sonde 101 und der Probe 103 auf Grundlage der Information über die relative Geschwindigkeit.
Die Probeninformationsbezugseinheit 115 erzeugt Probeninformation, beispielsweise Bilddaten zur Abbildung von Oberflächenformeninformation auf Grundlage des Z-Abtastsignals und der zugeführten Rasterabtastinformation.
Die Probeninformationsanzeigevorrichtung 116 zeigt die von der Probeninformationsbezugseinheit 115 erzeugten Bilddaten an.
Hier wird ein Fall betrachtet, in dem Bedingungen für die Rasterabtastung, das heißt Inhalte der Rasterabtastinformation geändert werden. Wenn beispielsweise die Gesamtamplitude Ax des X-Abtastsignals zunimmt oder abnimmt oder wenn die Abtastfrequenz fx des X-Abtastsignals zunimmt oder abnimmt, zeigt die Information über die relative Geschwindigkeit an, dass die relative Geschwindigkeit zwischen dem Kragarm 102 und der Probe 103 relativ zunimmt oder abnimmt. Da die relative Geschwindigkeit proportional zu einem Produkt der Gesamtamplitude Ax und der Abtastfrequenz fx des X-Abtastsignals ist, wird eine Änderungsrate der relativen Geschwindigkeit durch ein Produkt einer Änderungsrate der Gesamtamplitude Ax und einer Änderungsrate der Abtastfrequenz fx des X-Abtastsignals bestimmt. Wenn beispielsweise die Gesamtamplitude Ax des X-Abtastsignals die Hälfte wird, zeigt die Information über die relative Geschwindigkeit an, dass die relative Geschwindigkeit die Hälfte wird, und wenn die Abtastfrequenz fx des X-Abtastsignals ein Viertel wird, zeigt die Information über die relative Geschwindigkeit an, dass die relative Geschwindigkeit ein Viertel wird. Ferner zeigt, wenn die Gesamtamplitude Ax des X-Abtastsignals die Hälfte wird und die Abtastfrequenz fx des X-Abtastsignals ein Viertel wird, die Information über die relative Geschwindigkeit an, dass die relative Geschwindigkeit ein Achtel wird.
Die Interaktionssteuereinrichtung 111 reduziert die Stärke einer mechanischen Interaktion zwischen der Sonde 101 und der Probe 103 auf Grundlage der Information über die relative Geschwindigkeit relativ, wenn die relative Geschwindigkeit relativ abnimmt, und erhöht die Stärke der mechanischen Interaktion zwischen der Sonde 101 und der Probe 103 relativ, wenn die relative Geschwindigkeit relativ zunimmt. Hier ist es wünschenswert, dass die Rate des Zunehmens oder Abnehmens der Interaktion gleich eingestellt wird wie die Rate des relativen Zunehmens oder Abnehmens der relativen Geschwindigkeit. Wenn sich die relative Geschwindigkeit beispielsweise halbiert, wäre es ratsam, die Interaktion auf die Hälfte einzustellen, und wenn sich die relative Geschwindigkeit verdoppelt, wäre es ratsam, die Interaktion auf das Doppelte einzustellen.
Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration steuert in der vorliegenden Ausführungsform die Interaktionssteuereinrichtung 111 die Schwingung des Kragarms 102 oder den relativen Abstand zwischen dem Kragarm 102 und der Probe 103 entlang der Z-Richtung so, dass die Stärke der Interaktion gesteuert werden kann. Wenn die relative Geschwindigkeit abnimmt, wird die Stärke der Interaktion zwischen dem Kragarm 102 und der Probe 103 relativ verringert, beispielsweise durch Reduzieren der Amplitude der Schwingung des Kragarms 102 oder durch Erhöhen des relativen Abstands zwischen dem Kragarm 102 und der Probe 103 entlang der Z-Richtung.
Somit wird gemäß dem Rasterkraftmikroskop der ersten Ausführungsform, da die Interaktion auf Grundlage der Information über die relative Geschwindigkeit gesteuert wird, wenn die relative Geschwindigkeit abnimmt, die Stärke der Interaktion relativ reduziert, was zu einer Reduzierung der Verformung einer weichen Probe, wie beispielsweise einem Gel führt.
<Zweite Ausführungsform>
In einer Probe, wie beispielsweise einem Gel, bewirkt die Eigenschaft, dass die Verformung der Probe groß wird, wenn die Zeit, während derer eine Interaktion wirkt, lang wird, außerdem ein weiteres Problem zusätzlich zu dem in der ersten Ausführungsform erörterten Problem.
Das Problem steht im Zusammenhang mit der Rasterabtastung. Zuerst wird die Rasterabtastung erläutert.
2 zeigt die Stelle der relativen Rasterabtastung der Sonde 101 bezüglich der Probe 103. Die Stelle der Rasterabtastung ist eine herkömmliche und übliche. In 2 wird die Hauptabtastlinienrichtung der Rasterabtastung (die Richtung, in die die Scangeschwindigkeit schneller ist), als die X-Richtung betrachtet.
3 zeigt die Wellenformen des X-Abtastsignals und des X-Abtastsignals, um zu bewirken, dass der X-Scanner 108a und der Y-Scanner 108b die in 2 gezeigte Rasterabtastung ausführen. Wie in 4 gezeigt, ist das X-Abtastsignal in 3 an Abschnitten rund, wo sich das Signal von einer Zunahme zu einer Abnahme ändert. Dies dient der Reduzierung von harmonischen Komponenten des X-Abtastsignals, was zu einer Wirkung der Reduzierung von Vibrationsrauschen führt, das im Zusammenhang mit dem Abtasten des X-Scanners 108a und des Y-Scanners 108b steht, die von dem X-Abtastsignal und dem Y-Abtastsignal gesteuert werden.
Wie aus 2 und 3 zu ersehen ist, sind bei der Rasterabtastung Stellen, wo die Scanrichtung in die X-Richtung umgekehrt ist, die die Hauptabtastlinienrichtung ist, definitiv vorhanden. In der Nähe der Stellen, wo die Scanrichtung umgekehrt ist, d. h. in Bereichen in der Nähe von Umkehrpunkten (Punkten, an denen die Scanrichtung umgekehrt wird), die die Umkehrpunkte in die X-Richtung der Rasterabtastung umfassen, nimmt die relative Geschwindigkeit zwischen einer Sonde und einer Probe zwangsläufig ab. Insbesondere in einem Fall, in dem die harmonischen Komponenten reduziert werden, wie in 4 gezeigt, vergrößern sich die Bereiche, wo die relative Geschwindigkeit abnimmt.
6 zeigt zusätzlich zu der Stelle der Rasterabtastung die Bereiche in der Nähe der Umkehrpunkte (Punkte, an denen die Scanrichtung umgekehrt wird), die die Umkehrpunkte in die X-Richtung der Rasterabtastung umfassen, wie in 2 gezeigt, d. h. Abtastbereiche A1 und A2, wo die relative Geschwindigkeit zwischen der Sonde 101 und der Probe 103 über die XY-Ebene abnimmt. 7 zeigt Signalbereiche S1 und S2, die den Abtastbereichen A1 und A2 entsprechen, wo die relative Geschwindigkeit zwischen der Sonde 101 und der Probe 103 abnimmt, zusätzlich zu den Wellenformen der Abtastsignale für die Rasterabtastung.
8 zeigt eine Änderung der relativen Geschwindigkeit zwischen der Sonde 101 und der Probe 103 durch die Rasterabtastung zusätzlich zu den Wellenformen der in 7 gezeigten Abtastsignale. Die Signalbereiche S1 und S2 entsprechen einem Bereich V in dem Graph der relativen Geschwindigkeit.
Wie von oben zu sehen ist, besteht das Problem im Zusammenhang mit der Rasterabtastung darin, dass in den Bereichen in der Nähe der Umkehrpunkte (Punkte, an denen die Scanrichtung umgekehrt wird), die die Umkehrpunkte in die X-Richtung der Rasterabtastung umfassen, die relative Geschwindigkeit zwangsläufig abnimmt, so dass eine Verformung der Probe groß wird. Wenn die Verformung der Probe in den Bereichen (den Abtastbereichen A1 und A2 in 6) in der Nähe der Umkehrpunkte (Punkte, an denen die Scanrichtung umgekehrt wird) in die X-Richtung groß wird, erscheint die vertikale Querschnittform eines betrachteten Bildes der Probe wie eine umgedrehte Bratpfanne. Das bedeutet, die vertikale Querschnittsform des betrachteten Bildes der Probe reflektiert die Höhe der Probe zuverlässig, jedoch außer den beiden Endabschnitten davon; an den beiden Endabschnitten sind die Verzeichnungen groß, so dass die Höhe näher an den Endabschnitten geringer ist als die tatsächliche Höhe der Probe.
Dies ist ein wesentliches Problem bei AFM für die Betrachtung von weicher Materie bei der Betrachtung von weichen Proben wie einem Gel.
Eine zweite Ausführungsform soll dieses Problem lösen und die zweite Ausführungsform wird nachstehend anhand von 9 bis 11 erläutert.
9 zeigt ein Rasterkraftmikroskop 200 der vorliegenden Ausführungsform. In 8 zeigen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen wie die der in 1 gezeigten Elemente die gleichen Elemente und werden Erläuterungen davon weggelassen. Das Rasterkraftmikroskop 200 der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem Rasterkraftmikroskop 100 der ersten in 1 gezeigten Ausführungsform darin, dass eine Steuereinrichtung 210, eine Interaktionssteuereinrichtung 211 (Generator von Information über die relative Geschwindigkeit 218) und ein Rasterabtastinformationsgenerator 214 darin enthalten sind.
Der Rasterabtastinformationsgenerator 214 erzeugt Rasterabtastinformation, die für die erwünschte Rasterabtastung notwendig ist. Die Rasterabtastinformation wird der XY-Abtastungssteuereinrichtung 108c, der Interaktionssteuereinrichtung 211 und der Probeninformationsbezugseinheit 115 zugeführt. Die Rasterabtastinformation umfasst mindestens Information über eine Abtastwellenform der Rasterabtastung, beispielsweise Information über eine Abtastwellenform des in 10 (oder 3) gezeigten X-Abtastsignals. Obgleich es wünschenswert ist, dass die Rasterabtastinformation zusätzlich zu der Information über die Abtastwellenform des X-Abtastsignals Information über die Gesamtamplitude Ax des X-Abtastsignals und die Abtastfrequenz fx des X-Abtastsignals umfasst, wird die vorliegende Ausführungsform auf Grundlage der Annahme erläutert, dass die Rasterabtastinformation diese Informationen nicht umfasst.
Die Rasterabtastinformation wird der XY-Abtastungssteuereinrichtung 108c, der Interaktionssteuereinrichtung 211 (Generator von Information über die relative Geschwindigkeit 218) und der Probeninformationsbezugseinheit 115 zugeführt.
Der Generator von Information über die relative Geschwindigkeit 218 in der Interaktionssteuereinrichtung 211 differenziert Information über die Abtastwellenform des X-Abtastsignals, das in der Rasterabtastinformation enthalten ist, um ein in 7 gezeigtes Signal der relativen Geschwindigkeit zu erzeugen, um es als die Information über die relative Geschwindigkeit zu verwenden.
Der Generator von Information über die relative Geschwindigkeit 218 überwacht die Information über die relative Geschwindigkeit. Mit dieser Konfiguration kann der Generator von Information über die relative Geschwindigkeit 218 eine Zunahme oder Abnahme der relativen Geschwindigkeit zwischen dem Kragarm 102 und der Probe 103 auf Grundlage der Information über die relative Geschwindigkeit erfassen.
Das in 10 gezeigte Signal der relativen Geschwindigkeit, das die Information über die relative Geschwindigkeit ist, dient der Wiedergabe der in 10 (oder 8) gezeigten relativen Geschwindigkeit. Ein Bereich Sv des in 10 gezeigten Signals der relativen Geschwindigkeit ist ein Bereich, der dem Bereich V der relativen Geschwindigkeit entspricht. Zur Bestimmung des Bereichs Sv des Signals der relativen Geschwindigkeit ist es nicht notwendig, einen absoluten Wert einer tatsächlichen relativen Geschwindigkeit zu kennen, und kann der Bereich Sv auf Grundlage einer relativen Änderung (Änderungsrate) der relativen Geschwindigkeit bestimmt werden. Das bedeutet, der Bereich Sv des Signals der relativen Geschwindigkeit kann ohne die Information über die Gesamtamplitude Ax des X-Abtastsignals und die Information über die Abtastfrequenz fx des X-Abtastsignals bestimmt werden.
Außerdem ändert die Interaktionssteuereinrichtung 211 die Amplitude der Schwingung des Kragarms 102 oder einen relativen Abstand zwischen dem Kragarm 102 und der Probe 103 entlang der Z-Richtung, beispielsweise aufgrund der Information über die relative Geschwindigkeit.
Wenn sich beispielsweise die Amplitude der Schwingung des Kragarms 102 ändert oder sich der relative Abstand zwischen dem Kragarm 102 und der Probe 103 entlang der Z-Richtung ändert, ändert sich die Stärke einer mechanischen Interaktion zwischen der Sonde 101 und der Probe 103 relativ. Insbesondere nimmt, wenn die Amplitude der Schwingung des Kragarms 102 zunimmt, die Stärke der mechanischen Interaktion zwischen der Sonde 101 und der Probe 103 relativ zu und nimmt, wenn die Amplitude der Schwingung des Kragarms 102 abnimmt, die Stärke der mechanischen Interaktion zwischen der Sonde 101 und der Probe 103 relativ ab. Wenn der relative Abstand zwischen dem Kragarm 102 und der Probe 103 entlang der Z-Richtung zunimmt, nimmt die Stärke der mechanischen Interaktion zwischen der Sonde 101 und der Probe 103 relativ ab und wenn der relative Abstand zwischen dem Kragarm 102 und der Probe 103 entlang der Z-Richtung abnimmt, nimmt die Stärke der mechanischen Interaktion zwischen der Sonde 101 und der Probe 103 relativ zu.
Wenn die Information über die relative Geschwindigkeit eine relative Abnahme der relativen Geschwindigkeit zwischen dem Kragarm 102 und der Probe 103 über die XY-Ebene anzeigt, beispielsweise wenn die Information über die relative Geschwindigkeit in den Bereich Sv eintritt, mit anderen Worten, unter einen vorbestimmten Schwellenwert fällt, reduziert die Interaktionssteuereinrichtung 211 die Stärke der mechanischen Interaktion zwischen der Sonde 101 und der Probe 103 relativ, beispielsweise durch Reduzieren der Amplitude des Kragarms 102 oder durch Erhöhen des relativen Abstands zwischen dem Kragarm 102 und der Probe 103 entlang der Z-Richtung. Wenn die Information über die relative Geschwindigkeit eine Rückkehr der relativen Geschwindigkeit zwischen dem Kragarm 102 und der Probe 103 über die XY-Ebene anzeigt, beispielsweise wenn die Information über die relative Geschwindigkeit aus dem Sv-Bereich austritt, mit anderen Worten, wenn die Information über die relative Geschwindigkeit den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, erhöht die Interaktionssteuereinrichtung 211 die Stärke der mechanischen Interaktion zwischen der Sonde 101 und der Probe 103 relativ, beispielsweise durch Erhöhen der Amplitude des Kragarms 102 oder durch Reduzieren des relativen Abstands zwischen dem Kragarm 102 und der Probe 103 entlang der Z-Richtung.
Auf diese Weise kann die Interaktionssteuereinrichtung 211 die Stärke der mechanischen Interaktion zwischen der Sonde 101 und der Probe 103 auf Grundlage der Information über die relative Geschwindigkeit steuern. Konkret reduziert die Interaktionssteuereinrichtung 211 die Stärke der mechanischen Interaktion zwischen der Sonde 101 und der Probe 103 relativ, während die Information über die relative Geschwindigkeit innerhalb des Bereichs Sv ist, mit anderen Worten, während die Information über die relative Geschwindigkeit unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt. Mit anderen Worten reduziert die Interaktionssteuereinrichtung 211 die Stärke der mechanischen Interaktion relativ, wenn die Sonde innerhalt der Bereiche der relativen Geschwindigkeit reduziert, wo die relative Geschwindigkeit im Abtasten zwischen der Sonde 101 und der Probe 103 in die Hauptabtastrichtung, d. h. die X-Richtung abnimmt.
Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird in dem Rasterkraftmikroskop der vorliegenden Ausführungsform die Stärke einer mechanischen Interaktion zwischen der Sonde 101 und der Probe 103 durch die Interaktionssteuereinrichtung 211 auf Grundlage der Information über die relative Geschwindigkeit, die der relativen Geschwindigkeit zwischen dem Kragarm 102 und der Probe 103 entspricht, relativ reduziert, wenn die relative Geschwindigkeit zwischen dem Kragarm 102 und der Probe 103 über die XY-Ebene relativ reduziert wird.
Dadurch wird gemäß dem Rasterkraftmikroskop der zweiten Ausführungsform das Problem, dass das Verformungsausmaß einer Probe zunimmt, wenn die relative Geschwindigkeit in Bereichen in der Nähe der Umkehrpunkte (Punkte, an denen die Scanrichtung umgekehrt wird), die die Umkehrpunkte in die X-Richtung der Rasterabtastung umfassen, abnimmt, vermieden. Folglich wird eine Verformung von weichen Proben, wie beispielsweise Gel, reduziert.
In dem Rasterkraftmikroskop der zweiten Ausführungsform kann auch nur Probeninformation (zum Beispiel Bilddaten) eines Bereichs ohne die „Abtastbereiche A1 und A2, wo die relative Geschwindigkeit zwischen dem Kragarm und der Probe über die XY-Ebene abnimmt”, in 6 gezeigt, d. h. ein Bereich A3, der in 11 gezeigt ist, auf einer gleichen Probeninformationsanzeigevorrichtung 116 angezeigt werden. Das bedeutet, die Probeninformationsbezugseinheit 115 kann Probeninformation (beispielsweise Bilddaten) über den Bereich A3 erzeugen, in dem die Abtastbereiche A1 und A2, wo die relative Geschwindigkeit zwischen dem Kragarm und der Probe reduziert wird, aus dem Gesamtabtastbereich ausgeschlossen werden, um zu bewirken, dass die Probeninformationsanzeigevorrichtung 116 sie anzeigt.

Claims

Rasterkraftmikroskop zum Erlangen von Probeninformation durch Ausführen von relativer Rasterabtastung zwischen einem Kragarm und einer Probe über eine XY-Ebene, während eine Erzeugung einer Interaktion zwischen einer Sonde, die an einem freien Ende des Kragarms vorgesehen ist, und der Probe bewirkt wird, wobei das Rasterkraftmikroskop umfasst: einen Rasterabtastinformationsgenerator zur Erzeugung von Rasterabtastinformation; eine Rasterabtastungssteuereinrichtung zur Steuerung der Rasterabtastung auf Grundlage der Rasterabtastinformation; und eine Interaktionssteuereinrichtung zur Steuerung der Stärke der Interaktion auf Grundlage der Rasterabtastinformation, wobei die Interaktionssteuereinrichtung die Stärke der Interaktion relativ reduziert, wenn eine relative Geschwindigkeit zwischen dem Kragarm und der Probe über die XY-Ebene der Rasterabtastung relativ abnimmt.
Rasterkraftmikroskop nach Anspruch 1, wobei die Interaktionssteuereinrichtung einen Generator von Information über die relative Geschwindigkeit umfasst, um Information über die relative Geschwindigkeit, die der relativen Geschwindigkeit zwischen dem Kragarm und der Probe entspricht, auf Grundlage der Rasterabtastinformation zu erzeugen, und die Interaktionssteuereinrichtung die Stärke der Interaktion auf Grundlage der Information über die relative Geschwindigkeit steuert.
Rasterkraftmikroskop nach Anspruch 2, wobei die Rasterabtastinformation mindestens eine von Information über einen Abtastbereich der Rasterabtastung und Information über eine Abtastfrequenz der Rasterabtastung umfasst.
Rasterkraftmikroskop nach Anspruch 3, wobei die Rasterabtastinformation sowohl die Information über den Abtastbereich der Rasterabtastung als auch die Information über die Abtastfrequenz der Rasterabtastung umfasst und der Generator von Information über die relative Geschwindigkeit die Information über die relative Geschwindigkeit auf Grundlage von Information erzeugt, in der die Information über den Abtastbereich der Rasterabtastung mit der Information über die Abtastfrequenz der Rasterabtastung multipliziert wird.
Rasterkraftmikroskop nach Anspruch 4, wobei die Rasterabtastinformation mindestens Information über eine Abtastwellenform der Rasterabtastung umfasst und der Generator von Information über die relative Geschwindigkeit die Information über die relative Geschwindigkeit auf Grundlage von Information erzeugt, in der die Information über die Abtastwellenform zum Steuern des XY-Scanners differenziert wird.
Rasterkraftmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Interaktionssteuereinrichtung die Stärke der Interaktion relativ erhöht, wenn die relative Geschwindigkeit zwischen dem Kragarm und der Probe über die XY-Ebene der Rasterabtastung relativ zunimmt.
Rasterkraftmikroskop nach Anspruch 6, das umfasst: einen Z-Scanner zum relativen Abtasten des Kragarms und der Probe entlang einer Z-Richtung rechtwinklig zu der XY-Ebene, wobei der Z-Scanner von der Interaktionssteuereinrichtung gesteuert wird, wobei die Interaktionssteuereinrichtung die Stärke der Interaktion durch Erhöhen eines relativen Abstands zwischen dem Kragarm und der Probe in die Z-Richtung relativ reduziert.
Rasterkraftmikroskop nach Anspruch 6, das umfasst: einen Oszillator, um den Kragarm zum Schwingen zu bringen, wobei der Oszillator von der Interaktionssteuereinrichtung gesteuert wird, wobei die Interaktionssteuereinrichtung die Stärke der Interaktion durch Verringern einer Schwingungsamplitude des Kragarms reduziert.
Verfahren zum Steuern eines Rasterkraftmikroskops, das Probeninformation durch Ausführen von relativer Rasterabtastung zwischen einem Kragarm und einer Probe über die XY-Ebene erlangt, während eine Interaktion zwischen der Probe und einer Sonde, die an einem freien Ende des Kragarms vorgesehen ist, induziert wird, wobei das Verfahren umfasst: relatives Reduzieren einer Stärke der Interaktion, wenn eine relative Geschwindigkeit zwischen dem Kragarm und der Probe über die XY-Ebene der Rasterabtastung relativ abnimmt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die relative Reduzierung der Stärke der Interaktion Erlangen von Information über die relative Geschwindigkeit, die der relativen Geschwindigkeit zwischen dem Kragarm und der Probe entspricht, und Überwachen der Information über die relative Geschwindigkeit umfasst, um die Stärke der Interaktion relativ zu reduzieren, wenn die Information über die relative Geschwindigkeit eine relative Abnahme der relativen Geschwindigkeit anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Erlangen der Information über die relative Geschwindigkeit auf Grundlage mindestens einer Information über einen Abtastbereich der Rasterabtastung und Information über eine Abtastfrequenz der Rasterabtastung ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Erlangen der Information über die relative Geschwindigkeit auf Grundlage von multiplizierter Information über den Abtastbereich der Rasterabtastung und Information über die Abtastfrequenz der Rasterabtastung ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Erlangen der Information über die relative Geschwindigkeit auf Grundlage von Information ausgeführt wird, in der Information über eine Abtastwellenform der Rasterabtastung differenziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, das ferner eine relative Erhöhung der Stärke der Interaktion, wenn die relative Geschwindigkeit zwischen dem Kragarm und der Probe über die XY-Ebene der Rasterabtastung relativ zunimmt, umfasst.