JP5224084B2 - カンチレバー共振特性評価法 - Google Patents
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Description
、共振の中心点の移動や、カンチレバーの振動振幅の変化、あるいは共振の中心点付近における位相値が用いられる。
すが、AFMとして使う場合の共振特性は、試料に依存して共振特性がなだらかになることが知られている。これは、カンチレバー自体の特性に加えて、探針から試料に振動エネルギーを散逸するためである。逆に、カンチレバーの共振特性を評価することによって、散逸に関する分布図をつくることができ、試料の表面構造あるいは内部構造についての知見を得ることができる。
2 観察試料
3 レーザ光源
4 光路
5 カンチレバー
6 探針
7、7a、7b 振動子
8 4分割検出器
9 成分抽出器
10 スペクトル分析器
11 規格化部
12 信号合成・カンチレバー駆動部
12a、12b カンチレバー駆動部
13 共振特性計測用信号発生器
14 Z制御用信号発生器
16 Z制御信号出力発生部
17 Z軸駆動部
18 XYスキャン部
19 画像表示部
20 制御目標値設定部
21 RMS−DC変換+誤差信号発生部
22 Z制御信号弁別器
Claims (4)
- 探針のついたカンチレバーと、
該カンチレバーの振動を励振する第1および第2励振素子と、
上記第1励振素子を駆動するための付加電気信号を生成する共振特性計測用信号発生器と、
上記第2励振素子を駆動するための位置制御電気信号を生成するZ制御用信号発生器と、
上記カンチレバーの振動を検出する振動検出素子と、
該振動検出素子からの信号の周波数分布を分析するスペクトル分析器と、
該スペクトル分析器の出力から測定しようとする値を導く演算装置と、を備えた原子間力顕微鏡をダイナミックモードで用いて観測を行うとき、
上記共振特性計測用信号発生器が生成した共振特性測定用の周波数を有する付加電気信号で上記第1励振素子を駆動し、試料を載せる観察台の面に鉛直な方向をZ方向としたとき上記観察台のZ方向の位置を制御するために上記Z制御用信号発生器が生成した位置制御電気信号で上記第2励振素子を駆動して、上記のカンチレバーの振動を励振する第1過程と、
上記のカンチレバーの振動を上記振動検出素子で検出して検出信号に変換し、上記の検出信号の周波数分布を得るとともに、上記周波数分布から誤差信号発生部が上記共振特性測定用周波数に関連したZ方向の誤差信号を生成する第2過程と、
上記検出信号の周波数分布から、上記カンチレバーの共振特性を導出するとともに、Z軸駆動部が上記誤差信号を用いて上記観察台のZ方向の位置を制御する第3過程と、
を有することを特徴とするカンチレバー共振特性評価法。 - 上記第1過程では、上記の付加電気信号は、予め決められた周波数領域で周波数が周期的に変化する信号であることを特徴とする請求項1に記載のカンチレバー共振特性評価法。
- 上記第1過程では、上記の付加電気信号の振幅は、上記の位置制御電気信号に比べて小さいことを特徴とする請求項1または2に記載のカンチレバー共振特性評価法。
- 探針のついたカンチレバーと、
該カンチレバーの振動を励振する第1および第2励振素子と、
上記第1励振素子を駆動するための励振用電気信号を生成する電気信号発生器と、
上記第2励振素子を駆動するための位置制御電気信号を生成するZ制御用信号発生器と、
上記カンチレバーの振動を検出する振動検出素子と、
該振動検出素子からの信号の周波数分布を分析するスペクトル分析器と、
該スペクトル分析器の出力から測定しようとする値を導く演算装置と、を備えた原子間力顕微鏡をダイナミックモードで用いて観測を行うとき、
上記カンチレバーの共振周波数を含む予め決められた幅の周波数帯で周波数の変化する励振用電気信号を生成して上記第1励振素子を駆動し、試料を載せる観察台の面に鉛直な方向をZ方向としたとき上記観察台のZ方向の位置を制御するために上記Z制御用信号発生器が生成した位置制御電気信号によって上記第2励振素子を駆動して上記のカンチレバーの振動を励振する第1過程と、
上記のカンチレバーの振動を上記振動検出素子で検出して電気検出信号に変換する第2過程と、
上記の電気検出信号の周波数分布を得るとともに、上記周波数分布から誤差信号発生部が上記共振特性測定用周波数に関連したZ方向の誤差信号を生成する第3過程と、
上記電気検出信号の周波数分布から、上記カンチレバーの共振点を見出す第4過程と、
Z軸駆動部が上記誤差信号を用いて上記観察台のZ方向の位置を制御し、上記のカンチレバーと上記観察台に載せられた試料との距離を制御する第5過程と、
を有することを特徴とするカンチレバー共振特性評価法。
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