JPH10510620A - 共振センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、少なくとも２つの物理的な値を決定するための振動体（１０）を有する共振センサに関するものであり、振動体（１０）は少なくとも２つの部分構成体（１、２）を有し、その共振体全体がそれら２つの値の１つの決定に適するものであり、部分構成体（１、２）の１つ又は複数の部分構成体の組合せはそれら２つの値の他方の決定に適することを特徴とする。個々の部分構成体（１、２）はそれらの幾何学的寸法及びそれらを構成する材料の両方が異なっていてもよい。個々の物理的な値の測定は振動体全体の基本モード又は関連の部分構成体の基本モードにおいて生じる。二重片持ち梁（１０）及び鋭い先端部（２１）の形をした振動体を有するこのタイプの共振センサが走査型ケルビン・プローブ力顕微鏡法におけるセンシング・プローブとして使用される場合、検査中の対象物の表面（３０）の表面電位が高度の横方向分解能によって測定可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 共振センサ 技術分野 本発明は、少なくとも２つの物理的な値を決定するための振動体を有する共振 センサに関する。特に、それは、走査型ケルビン・プローブ力顕微鏡法（Scanni ng Kelvin Probe Force Microscopy）において使用するのに適している。 背後技術 共振センサは、特に、振動体と、この振動体を励振して共振振動状態にする構 成部分と、その振動体の振動動作を測定する構成部分とより成る。 振動体は、それの機械的特性、特に、弾性定数、共振周波数、及び品質ファク タに関してはその測定作業に適合するものでなければならない。 振動体は、通常、非常に多くの自由度を示し、従って、非常に多くの関連した 共振周波数を伴う非常に多くの自然振動又は共振モードを示す。最低の共振周波 数は第１共振周波数と呼ばれ、一方、それの関連した共振モードは基本振動周波 数又は基本モードと呼ばれる。 振動体を励振して振動状態にする種々の可能な方法が、１９８９年発行のベル リンのシュプリンゲル（Springer）出版 社の Anton Heuberger著「マイクロメカニクス」の第３５５乃至４１８頁に記載 されている。更に詳しく云えば、この励振は、熱エネルギの周期的な印加によっ て、電磁力又は静電力によって、或いは圧電式アクチュエータによって生じ得る ものである。 共振センサの種々の適用例は、１９９１年発行のドイツのセンサ・アクチュエ ータＡ２５−２７の第３７１乃至３７７頁における P．Hauptmann の記事「共振 センサ及び適用例」に記載されている。共振センサの利点のうちの特に顕著なも のは、それらの高い分解能、低コスト製造プロセスの可用性、及び周波数アナロ グ又は擬似ディジタル出力信号の発生である。 水晶共振器を接触センサ及び非接触センサとして使用する場合の空気制動効果 が、１９９３年発行のセンサ及びアクチュエータＡ３７−３８の第７１５乃至７ ２２頁における M．Wienmann 他の記事「水晶共振器を接触及び非接触センサと して使用して振動させることによる輪郭及び位置の測定」に記載されている。共 振センサを使用する時、関連の空気流及び粘性の関係が考慮されなければならな い。 走査型力顕微鏡法（Scanning Force Microscopy-ＳＦＭ）における共振力セン サの用途が、１９９１年発行の真空科学及びテクノロジ誌（Journal of Science and Technology B9(2)）の第１３５８乃至１３６２頁における M．Nonnemacher 他の記事「マイクロマシン・シリコン・センサによる走査型 力顕微鏡法（Scanning Force Microscopy with Micromachine Silicon Sensors ）」に記載されている。ここでは、振動体と検査中の対象物の表面との間の広範 囲の力の相互作用が測定され、その対象物の表面トポグラフィが設定される。こ の適用例に対しては、約１０乃至１００ N/m の弾性定数及び約２００乃至１０ ００ kHz の共振周波数を持った振動体が特に適していることが証明されている 。その力センサの横方向の分解能を増加させるために、センシング・プローブと して使用される振動体が、鋭い先端部を持った片持ち梁として構成される。 ２つの物理的な値を決定するために使用される共振センサが、１９９１年発行 のアプライド・フィジックス・レター誌（Applied Physics Letters,58）の第２ ９２１乃至２９２３頁における M．Nonnemacher 他の記事「ケルビン・プローブ 力顕微鏡法（Kelvin Probe Force Microscopy）」に記載されている。振動体は それの共振周波数で電磁気的に励振され、その振動体と検査中のオブジェクトと の間の接触電位又は仕事関数を決定するために閉鎖式測定ループが使用される。 更に、振動体はそれの共振周波数以上の周波数で圧電的に励振され、広範囲の原 子間力相互作用を決定するために、従って、その振動体と検査中の対象物との間 の平均距離を決定するために、及び振動体をそこからの一定距離に維持するため に、第２閉鎖式測定ループが使用される。振動体の振動動作は、ヘテロダイン干 渉計を使用して光学的に分析される。この干 渉計は両方の閉鎖式測定ループの一部分を形成する。 上記最後に引用した刊行物は、本発明に関しては、最新の技術動向を表してい る。 その分野で知られた２つの物理的な値を決定するための共振センサは、振動体 が一方においてそれの共振周波数で励振され、他方においてそれの共振周波数以 外の周波数で励振される。しかし、振動体をそれの共振周波数以外の周波数で励 振することは比較的小さい振幅の振動しか生じない。これは、この振動モードで 測定されるべき物理的な値に対する感度の減少に通じる。更なる欠点は、振動体 の共振周波数以外の振動モードにおける振動体の振動動作を決定するために必要 な技術的な資源の範囲である。２つの物理的な値のうちの１つは振動体の共振モ ードにおいて高感度で測定可能であるので、これは、２つの物理的な値が異なる 感度で測定されるという更なる欠点に通じる。 発明の開示 従って、本発明の基礎となる目的は、振動体の振動動作を測定するに必要な技 術的資源を最小に維持しながら、少なくとも２つの物理的な値が等しい感度で測 定されることを可能にする共振センサを創作することにある。 本発明によれば、その目的は、少なくとも２つの部分構成体より成る振動体に よって上記のタイプの共振センサにおいて実現される。その振動体全体は、２つ の値のうちの１つの 測定に適しており、それらの部分構成体の１つ又は複数の部分構成体がそれら２ つの値のうちのもう一方の測定に適している。 それの利点は、全体としての振動体又は個々の振動体或いは複数の部分構成体 の組合せが関連の物理的な値の測定を最適化するために互いに無関係に設計可能 であり、従って、少なくとも２つの物理的な値の各々が高い感度で測定可能であ るということである。更なる利点は、振動体を複数の部分構成体に分けることに よって、個々の部分構成体の振動動作を比較的簡素な技術資源でもって測定する ことができるということである。 本発明の１つの形式では、振動体を構成する個々の部分構成体は異なる幾何学 的寸法のものである。この形式は、技術的観点から云えば、異なる幾何学的寸法 の方が製造するには簡単であるという利点を有する。それは、部分構成体の幾何 学上の設計に対して種々の製造プロセスが存在するという更なる利点を有する。 更に詳しく云えば、そのような振動体は一体的に製造可能である。それは、部分 構成体の幾何学的な設計が、個々の部分構成体の最適化に関して、関連の物理的 な値の測定に対し多くの自由度を許容するという更なる利点を有する。 本発明のもう１つの形式では、振動体を形成する個々の部分構成体は異なる材 料から作られる。この形式が１つの代替えとして可能であり、或いは振動体の差 動的形成に加えて可 能であることも利点である。材料の構成における相違点は、異なる材料を使用す ること及び単一の材料をローカル的に修正することの両方に帰する。異なる材料 を使用することは、望ましい特性、例えば、表面の不活性化或いは一般的な腐食 防止を得ることを可能にする。材料のローカル的な修正は、例えば、その材料の 修正が外部物質のイオン注入によって実行可能である場合、非常に小さい振動体 によっても有利である。 本発明のもう１つの形式では、個々の物理的な値の測定は、全体として振動体 の基本モードで、或いは関連ある部分構成体の又は部分構成体の関連ある組合せ の基本モードで実行される。この形式は、共振センサにおいては、一般に、基本 モードがその測定されるべき物理的な値に関して最高の感度を生じるという利点 を有する。更なる利点は、一般に、振動体の基本モードが、技術的観点からみて 非常に制御し易い周波数範囲内にあるということである。更なる利点は、基本モ ードにおける振動体の振動動作が比較的簡素な技術的資源によって分析可能であ ることである。 本発明のもう１つの形式では、振動体は精密加工法、マイクロ加工法、或いは ナノ加工法により１つの条片として製造されるように小型化される。一般に、こ れらのプロセスによって製造されたセンサは、製造プロセスの精度のために、測 定されるべき物理的な値に対して高い感度を有し、望ましくは、手持ちの作業に 適用可能である。更なる利点は、このよ うにして製造されたセンサが一般に小型で且つ軽量であり、バッチ処理の可用性 のために比較的安価に製造できるということに由来する。 本発明のもう１つの形式では、振動体は片持ち梁である。この形式は、片持ち 梁が多くの適用例にとって有利であるという利点を有する。例えば、熱的、静電 的、電磁的、又は圧電的な励振によって振動状態に励振することが比較的容易で ある。更なる利点は、振動を誘起された片持ち梁が比較的大きい振幅の振動を示 すことである。測定されるべき値に関して感度が比較的高いという利点がこれと 結びつけられる。更なる利点は、種々の製造方法によって製造することが比較的 容易であることである。更なる利点は、それの幾何学的寸法のために、片持ち梁 は振動モードにおいて望ましい流れ状態を示すことである。 本発明のもう１つの形式では、片持ち梁及び関連の共振モードにおけるそれの 部分構成体の少なくとも１つの弾性定数は１ N/mと１００ N/mとの間の範囲にあ る。この形式は、そのような弾性定数を持った片持ち梁及びそれら片持ち梁の部 分構成体が測定されるべき物理的な値に対して高い感度を示すと云う利点を有す る。更に、それは、寄生外乱変数に関して及び機械的構造の過負荷防止に関して 十分な弾性定数を有する。更なる利点は、この種の片持ち梁が高い測定率を可能 にすることである。 本発明のもう１つの形式では、片持ち梁及び関連の共振モ ードにおけるそれの部分構成体の少なくとも１つの共振周波数は２０kHz よりも 大きい。この種の片持ち梁は、それらが衝撃及び可聴音による外乱に対して比較 的感応しにくいという利点を有する。更なる利点は、この共振周波数範囲は適当 に小型化された共振センサによって容易にカバー可能であることである。更なる 利点は、高い測定率がこの共振周波数範囲で得られることである。 本発明のもう１つの形式では、片持ち梁は、長さ、幅、及び高さという幾何学 的寸法が異なる２つの部分構成体より成る。その利点は、片持ち梁の３つの幾何 学的寸法の変動が、感度及び他のセンサ特性を最大化し得る３つの自由度を与え ることである。 本発明のもう１つの形式では、２つの部分構成体の長さの間の比は、約３：１ 及び約４：１の間の値、更に詳しく云えば、３.５７：１の領域の値を有する。 ２つの部分構成体の幅の間の比は、約３：１及び約４：１の間の値、更に詳しく 云えば、約３.３３：１の値を有する。２つの部分構成体の幅の間の比は、約２ ：１及び約４：１の間の値、更に詳しく云えば、約３：１の値を有する。この形 式は、そのような寸法を持った振動体がその振動体全体としての基本モード及び 部分構成体の１つの基本モードの両方において振動を可能にするという利点を有 する。なお、後者の場合における他の部分構成体は、振動状態にある部分構成体 に対する固定した架台として作用する。 本発明のもう１つの形式では、第１の部分構成体は約２５０μｍの長さ、約５ ０μｍの幅、及び約６μｍの高さを有し、一方、第２の部分構成体は約７０μｍ の長さ、約１５μｍの幅、及び約２μｍの高さを有する。この幾何学的構成は、 それが非常に弱い力の測定を可能にすると云う利点を有する。更なる利点は、片 持ち梁全体としての及び第２の部分構成体の共振周波数及び弾性定数の両方とも 、物理的な値の測定にとって都合の良い範囲にあることである。 本発明のもう１つの形式では、片持ち梁の一端は固定的に取り付けられる。こ れは、片持ち梁全体、又は部分構成体、又は部分構成体の組合せが一端を固定的 に取り付けられたロッドの基本モードで振動することができるという利点を有す る。これは、測定されるべき物理的な値に関して共振センサの高い感度を達成す る。更なる利点は、一端を固定的に取り付けられた振動ロッドの振動動作が比較 的簡素な技術的資源でもって分析可能なことであることである。 本発明のもう１つの形式では、片持ち梁はシリコン、望ましくは、単結晶シリ コンより成る。これは、シリコンの機械的特性がそれを振動体材料として使用す るに非常に適したものにするので、特に、それは固有の小さい重量及び高い弾性 率を有するので有利である。単結晶構造の場合、シリコンは、その単結晶がすべ ての変形を十分に弾性的なものにする、特に、材料クリープが生じないという更 なる利点を有する。これは、高品質の振動体という更なる利点に通じる。更なる 利 点は、高度に開発された構造化プロセスがシリコンに対しても使用可能であるこ とである。更に、材料としてシリコンを使用することは、超小型電子機能を振動 体に組み込むことを可能にする。 本発明のもう１つの形式では、振動体はセンシング・プローブを有する。これ の利点は、振動体を修正することなくセンシング・プローブが測定対象物に適応 可能であるということにある。更なる利点は、センシング・プローブを使用する ことが振動体と検査中の対象物の表面との間の距離が増加することを可能にする ことである。これは、空気力学的減衰効果を減少させる。 本発明のもう１つの形式では、センシング・プローブは鋭い先端部を有する。 センシング・プローブとして鋭い先端部を使用することは、極めて高い横方向の 解像度が物理的な値の測定において得られるという利点を有する。 本発明のもう１つの形式では、センシング・プローブ、特に、それの鋭い先端 部は、シリコン、詳しく云えば、単結晶シリコンより成る。これは、シリコンか ら鋭い先端部を製造するためのプロセスが存在するという利点を有する。更に、 シリコンの良好な機械的特性は、先端部の材料としてそれを使用することを有利 にする。その固有の小さい重量及び高い弾性率はこの関連において特に言及すべ きことである。 更に、本発明は走査力顕微鏡法において共振センサを使用することに関するも のである。この場合、測定されるべき物 理的な値の１つは、振動体と検査中の対象物の表面との間に一定の平均的距離が 維持されることを可能にする２つの対象物の表面相互間の広範囲の相互作用であ る。ここでは、１つの利点は、共振センサがそのセンサと検査中の対象物の表面 との間に非常に小さい距離を維持することを、共振センサの使用が可能にするこ とである。この小さい距離は他の種々の物理的な値の測定を可能にする。 更に、本発明は、検査中の対象物の表面電位が距離制御の目的との広範囲の相 互作用に加えて、第２の物理的な値として決定可能であるという走査型ケルビン ・プローブ力顕微鏡における共振センサの使用に関するものであり、ここでは、 検査中の対象物の表面電位を知ることが、それを構成する材料のタイプの決定を 可能にするということは利点である。又、結晶障害、表面障害、外部物質の濃淡 、汚染、及び腐食現象を含む更に他の特性も表面電位によって測定可能である。 更に、本発明は、振動体全体が、特に、それの基本モードにおいて振動状態に 励振され、そして振動体と検査中の対象物の表面と間の一定の平均距離が、振動 体の振動動作における広範囲の相互作用の影響を決定することによって維持可能 であり、しかも、部分構成体の１つが励振されて振動状態に、特に、それの基本 モードにおける振動状態になり、検査中の対象物の表面電位が接触電位の決定に よって決定される走査型ケルビン・プローブ力顕微鏡における共振センサに関す るものである。ここでは、このタイプの共振センサによって、 検査中の対象物の表面の表面電位が同時に決定可能であることが利点である。こ のためには、共振センサ及び検査中の対象物の表面が相互に関して動かされる。 ２つの物理的な値のこの同時測定の結果、時間的利点が生じる。更なる利点は、 振動体又はセンシング・プローブと検査中の対象物の表面との間の小さい距離の ために、表面電位を高度の分解能でもって決定することができることである。 本発明の１つの形式では、振動体全体は圧電的に励振されてそれの基本モード における振動状態になり、一方、部分構成体は片持ち梁と検査中の対象物との間 に交番電流を印加することにより励振されてそれの基本モードにおける振動状態 になる。ここでは、圧電的励振は比較的簡単な技術的事項であることが利点であ る。更なる利点は、圧電的励振が広範囲の励振周波数及び励振振幅を可能にする ことである。静電的励振は、更なる機械的素子を必要としないという更なる利点 を有する。 図面の簡単な説明 図面に示された本発明の実施例をより詳細に説明することにする。 第１Ａ図は、センシング・プローブとして２つの部分構成体及び鋭い先端部を 有する片持ち梁の側面図の概略的表示である。 第１Ｂ図は、第１Ａ図における片持ち梁の平面図の概略的 表示である。 第２図は、第１Ａ図及び第１Ｂ図における片持ち梁の基本モードにおける全体 としての振れの概略的表示である。 第３図は、第１Ａ図及び第１Ｂ図における片持ち梁の自由端における部分構成 体の基本モードにおける全体としての振れの概略的表示である。 発明を実施するための最良の形態 図面に示された本発明の実施例は、走査型ケルビン・プローブ力顕微鏡法にお いて使用するための二重片持ち梁を説明する。 第１Ａ図及び第１Ｂ図に示されるように、片持ち梁１０は溶着された２つの直 方体状の部分構成体１、２より成る。第１の部分構成体１は２５０μｍの長さ３ 、５０μｍの幅４、及び６μｍの高さ５を有し、一方、第２の部分構成体２は７ ０μｍの長さ６、１５μｍの幅８、及び２μｍの高さ９を有する。第１Ａ図にお ける片持ち梁１０の側面図に示されるように、２つの部分構成体１、２は、片持 ち梁１０の下側２０が水平になるように溶着される。第１Ｂ図における片持ち梁 １０の平面図に示されるように、２つの部分構成体１、２は、第２の部分構成体 ２が、上から見た時に第１の部分構成体１のほぼ中央に位置づけられるように溶 着される。片持ち梁１０はセンシング・プローブとして鋭い先端部２１を有する 。その鋭い先端部２１は第２の部分構成体２の下側２０に設け られる。その鋭い先端部２１は、片持ち梁１０から尖った先端まで先細り状にさ れた円錐形である。片持ち梁１０全体は、第２の部分構成体２とは反対側の第１ の部分構成体の端部に固定的に取り付けられる。 鋭い先端部を含む片持ち梁１０全体は、超小型電子的及び超小型機械的製造プ ロセスによって単結晶シリコンから一体的に製造される。 片持ち梁１０は、その片持ち梁１０と検査中の対象物の表面３０との間の広範 囲の相互作用の測定及び検査中の対象物の表面３０の表面電位の測定を可能にす る共振センサの振動体を形成する。表面電位のローカル分解能を得るために、片 持ち梁１０及び検査中の対象物の表面３０は相互に関して動かされる。 第２図は、第１Ａ図及び第１Ｂ図における片持ち梁１０全体の基本モードにお ける振れを示す。片持ち梁１０全体は、それの基本モードでは、一端を固定的に 取り付けられたロッドとして振動する。その片持ち梁の材料として単結晶シリコ ンが使用される時、弾性定数は９.８ N/mであり、説明の共振モードに対する周 波数は１２３ kHzである。所与のケースでは、この振動モードは共振体と検査中 の対象物の表面３０との間の広範囲の相互作用を決定するために使用される。閉 鎖式測定ループの使用は、振動体１０と表面３０との間の距離が一定に保たれる ことを可能にする。説明の振動モードに対する励振は圧電式アクチュエータによ って行われる。その振 動動作は干渉計によって数値化される。 第３図は、第１Ａ図及び第１Ｂ図における片持ち梁１０の第２の部分構成体２ の基本モードにおける振れを示す。この振動モードでは、第１の部分構成体は、 第２の部分構成体２に対する固定的取付け部として作用する。詳しく云えば、そ れは十分な振動を生じるようには励振されない。第２の部分構成体２は、それの 基本モードでは、一端において固定的に取り付けられたロッドとして振動する。 その片持ち梁の材料として単結晶シリコンが使用される場合、共振周波数は５２ ９ kHzである。所与のケースでは、この振動モードは、検査中のオブジェクトの 表面３０の表面電位を測定するために使用される。説明の振動モードは、片持ち 梁１０と検査中の対象物の表面３０との間に適当な交番電圧を印加することによ って達成される。振動助作は干渉計によって数値化される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シュミット、ゲルハルド ドイツ国レインフェルデン エシュテルデ インゲン、リンダッハベック 18 (72)発明者 ウオルフ、フォルカー ドイツ国シンデルフィンゲン、マイシンゲ ル・シュトラーセ 142

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも２つの物理的な値を決定するための振動体（１０）を有する共振 センサにして、 前記振動体（１０）は少なくとも２つの部分構成体（１、２）を含み、全体と しては、前記２つの物理的な値のうちの１つを決定するのに適し、前記部分構成 体（１、２）の１つ又は複数の部分構成体の組合せは前記２つの物理的な値のう ちの他のものを決定するために使用されることを特徴とする共振センサ。 ２．前記振動体（１０）の個々の部分構成体（１、２）は異なる幾何学的寸法を 有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の共振センサ。 ３．前記振動体（１０）の個々の部分構成体（１、２）は異なる材料から構成さ れることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の共振センサ。 ４．前記物理的な値の各々の測定は前記振動体全体、又は関連の部分構成体、又 は前記部分構成体の関連ある組合せの基本モードにおいて生じることを特徴とす る請求の範囲第１項乃至第３項の１つに記載の共振センサ。 ５．前記共振体（１０）は小型化され、精密加工法、マイクロ加工法、又はナノ 加工法により１つの条片として製造されることを特徴とする請求の範囲第１項乃 至第４項の１つに記載の共振センサ。 ６．前記振動体は片持ち梁であることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第５項 の１つに記載の共振センサ。 ７．前記片持ち梁（１０）及び前記部分構成体（１、２）のうちの少なくとも１ つの共振モードにおける弾性定数は１ N/m及び１００ N/mの間の範囲にあること を特徴とする請求の範囲第６項に記載の共振センサ。 ８．前記片持ち梁（１０）及び前記部分構成体（１、２）のうちの少なくとも１ つの共振モードにおける共振周波数は２０ kHz以上であることを特徴とする請求 の範囲第６項又は第７項に記載の共振センサ。 ９．前記片持ち梁は長さ、幅、及び高さの幾何学的寸法において異なる２つの部 分構成体（１、２）より成ることを特徴とする請求の範囲第６項乃至第８項に記 載の共振センサ。 １０．前記２つの部分構成体（１、２）の長さの比は約３：１及び約４：１の間 の値、詳しくは、約３.５７：１の値を有し、前記２つの部分構成体（１、２） の幅の比は約３：１及び約４：１の間の値、詳しくは、約３.３３：１の値を有 し、前記２つの部分構成体（１、２）の高さの比は約２：１及び約４：１の間の 値、詳しくは、約３：１の値を有することを特徴とする請求の範囲第９項に記載 の共振センサ。 １１．前記第１の部分構成体（１）は約２５０μｍの長さ、約５０μｍの幅、及 び約６μｍの高さを有し、前記第２の部分構成体（２）は約７０μｍの長さ、約 １５μｍの幅、及び約２μｍの高さを有することを特徴とする請求の範囲第１０ 項に記載の共振センサ。 １２．前記片持ち梁（１０）は一端を固定的に取り付けられていることを特徴と する請求の範囲第６項乃至第１１項の１つに記載の共振センサ。 １３．前記片持ち梁（１０）はシリコン、望ましくは、単結晶シリコンより成る ことを特徴とする請求の範囲第６項乃至第１２項の１つに記載の共振センサ。 １４．前記振動体（１０）はセンシング・プローブを有することを特徴とする請 求の範囲第１項乃至第１３項の１つに記載の共振センサ。 １５．前記センシング・プローブは鋭い先端部（２１）を有することを特徴とす る請求の範囲第１４項に記載の共振センサ。 １６．前記センシング・プローブ、詳しくは、鋭い先端部（２１）はシリコン、 詳しくは、単結晶シリコンより成ることを特徴とする請求の範囲第１４項又は第 １５項に記載の共振センサ。 １７．測定されるべき物理的な値の１つは２つの対象物の表面の間の広範囲の相 互作用であり、前記相互作用によって、振動体（１０）と検査中の対象物の表面 （３０）との間で一定の平均距離が維持されることを特徴とする請求の範囲第１ 項乃至第１６項の１つに記載の共振センサの用途。 １８．距離制御のための広範囲の相互作用に加えて、前記検査中の対象物の表面 電位が第２の物理的な値として決定され ることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第１７項の１つに記載の共振センサの 用途。 １９．前記振動体（１０）全体は励振されて基本モードにおける振動状態になり 、前記振動体の振動動作における広範囲の相互作用の影響を決定することによっ て前記振動体と検査中の対象物の表面（３０）との間で一定の平均距離が維持さ れること、前記部分構成体の１つ（２）は励振されて基本モードにおける振動状 態になること、及び一定の電位を決定することによって前記検査中の対象物の表 面電位が決定されることを特徴とする請求の範囲第６項乃至第１８項の１つに記 載の、走査型ケルビン・プローブ力顕微鏡法におけるセンサの用途。 ２０．前記振動体（１０）全体は圧電式アクチュエータによって励振されて基本 モードにおける振動状態になること、及び前記部分構成体（２）は片持ち梁と検 査中の対象物との間に交番電圧を印加することによって基本モードにおける振動 状態になることを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の、走査型ケルビン・プ ローブ力顕微鏡法におけるセンサの用途。