KR101492574B1 - Probe-sample distance measuring method in atomic force microscope and atomic force microscope using the method - Google Patents

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Abstract

회절현상을 이용한 원자 현미경의 탐침과 시료 간 거리측정 방법 및 그 방법이 적용되는 원자 현미경을 제공한다.
본 발명의 회절현상을 이용한 원자 현미경의 탐침과 시료 간 거리측정 방법은, 빛을 탐침과 시료 사이로 조사하는 광 조사단계; 및 조사된 빛에 의해 상기 탐침과 상기 시료 사이에서 나오는 회절패턴을 계산하여 상기 탐침과 상기 시료 간 거리를 측정하는 거리 측정단계를 포함한다.
또 본 발명의 원자현미경은, 시료와 탐침 사이에 빛을 조사하는 광원; 상기 시료와 탐침 사이를 통해 나오는 빛의 회절패턴을 검출하는 검출수단; 상기 회절패턴을 전기신호로 변환하는 변환수단; 및 상기 변환수단에 의해 얻어진 전기신호로부터 상기 시료와 상기 탐침 사이의 거리를 계산하는 거리 산술수단을 포함하여 구성된다. A method for measuring the distance between a probe and an object of an atomic microscope using diffraction phenomenon, and an atomic microscope to which the method is applied.
The method of measuring the distance between the probe and the sample of the atomic microscope using the diffraction phenomenon according to the present invention comprises: a light irradiation step of irradiating light between a probe and a sample; And a distance measuring step of measuring a distance between the probe and the sample by calculating a diffraction pattern emerging between the probe and the sample by the irradiated light.
In addition, the atomic force microscope of the present invention includes a light source for irradiating light between a sample and a probe; Detecting means for detecting a diffraction pattern of light exiting through the sample and the probe; Conversion means for converting the diffraction pattern into an electric signal; And distance arithmetic means for calculating a distance between the sample and the probe from the electrical signal obtained by the converting means.

Description

원자 현미경의 탐침과 시료 간 거리측정 방법 및 그 방법이 적용되는 원자 현미경{PROBE-SAMPLE DISTANCE MEASURING METHOD IN ATOMIC FORCE MICROSCOPE AND ATOMIC FORCE MICROSCOPE USING THE METHOD}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an atomic force microscope for measuring the distance between a probe and a sample of an atomic force microscope,

본 발명은, 원자 현미경 분야에 관한 것이며, 보다 상세하게는 원자 현미경의 탐침과 시료 간 거리측정 방법을 회절현상을 이용하여 개선한 원자 현미경의 탐침과 시료 간 거리측정 방법 및 그 방법이 적용되는 원자 현미경에 관한 것이다.
The present invention relates to the field of atomic force microscopy, and more particularly, to a method of measuring the distance between a probe and an object of an atomic force microscope improved by using a diffraction phenomenon and a method of measuring the distance between the probe and the sample of the atomic force microscope, It is about the microscope.

원자 현미경(atomic force microscope) 중에서도 탐침형 원자 현미경은 다양한 방식의 탐침(probe)으로 시료의 표면을 스캔(scan)하여 원자 지름의 수십 분의 1인 0.01 나노미터(nm) 수준까지 측정할 수 있는 제3세대 현미경을 가리킨다.Among the atomic force microscopes, probe-type atomic microscopes are various types of probes that can scan the surface of a sample and measure it to 0.01 nanometers (nm) It refers to a third-generation microscope.

광학 현미경이 최고 수천 배, 전자 현미경이 수십만 배의 배율인 데 비해 원자 현미경은 수천만 배급이며, 3차원의 이미지를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 표면의 점탄성, 경도 등의 특성을 측정할 수 있고, 탐침을 이용해 시료를 직접 조작하여 나노미터의 물체를 제조하는 등 나노 산업의 핵심 장치이다.The atomic force microscope is tens of millions of times larger than that of the optical microscope and the electron microscope of hundreds of thousands of times. In addition to obtaining three-dimensional images, it can measure the characteristics of the surface such as viscoelasticity and hardness. It is a core device of the nanotechnology industry, for example, by manipulating samples directly to manufacture nanometer objects.

원자 현미경에는 양자 역학적 터널링 효과를 이용한 STM(Scanning Tunneling Microscope)과 원자 간에 작용하는 힘을 이용한 AFM(Atomic Force Microscope) 등이 있고, AFM은 접촉식과 비접촉식으로 구분된다.Atomic microscopy includes STM (Scanning Tunneling Microscope) using quantum mechanical tunneling effect and AFM (Atomic Force Microscope) using force acting between atoms. AFM is classified into contact type and non-contact type.

이러한 원자 현미경은 표면을 확인하는 것 외에도 전기적인 특성 등 많은 곳에 응용되기 때문에 현재, 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.These atomic microscopes are now widely used throughout the industry because they are used in many applications such as electrical properties in addition to surface identification.

그런데, 현재까지는 탐침의 끝과 시료 간의 거리를 정확히 측정하고 제어하기가 어렵기 때문에 실질적으로 정확한 데이터를 얻기가 힘들었다. 게다가 시료와 탐침의 끝의 어느 부분이 접촉이 되었는지, 또는 비접촉으로 측정 시 혹시 탐침이 시료에 닿지는 않았는지 등의 문제점들을 확인하는 데 문제점이 있었다.
However, until now, it has been difficult to obtain accurate data because it is difficult to accurately measure and control the distance between the tip of the probe and the sample. Furthermore, there was a problem in identifying which part of the tip of the probe was in contact with the probe, or whether the probe did not touch the probe in the non-contact measurement.

선행기술문헌 1 ; G. Binning, C. F. Quate, Ch. Gerber. Atomic force microscope. Phys. Rev. Lett. 56 (9), (1986) 930.Prior Art Document 1; G. Binning, C. F. Quate, Ch. Gerber. Atomic force microscope. Phys. Rev. Lett. 56 (9), (1986) 930. 선행기술문헌 2 ; Park Scientific Instruments. A practical guide to scanning probe microscopy. (1997))Prior Art Document 2; Park Scientific Instruments. A practical guide to scanning probe microscopy. (1997))

본 발명의 목적은, 탐침과 시료 간 거리를 정확하게 측정할 수 있는, 회절현상을 이용한 원자 현미경의 탐침과 시료 간 거리측정 방법 및 그 방법이 적용되는 원자 현미경을 제공하는 것이다.
An object of the present invention is to provide a method of measuring the distance between a probe and an object of an atomic microscope using diffraction phenomenon and a method of accurately measuring the distance between the probe and the sample, and an atomic microscope to which the method is applied.

상기 목적은, 빛을 탐침과 시료 사이로 조사하는 광 조사단계, 및 조사된 빛에 의해 상기 탐침과 상기 시료 사이에서 나오는 회절패턴을 계산하여 탐침과 시료 간 거리를 측정하는 거리 측정단계를 포함하는 방법, 및 이러한 방법이 적용되는 원자 현미경에 의해 달성된다.The object is achieved by a method comprising a light irradiation step of irradiating light between a probe and a sample, and a distance measuring step of calculating a diffraction pattern emerging between the probe and the sample by the irradiated light to measure the distance between the probe and the sample , And an atomic force microscope to which such a method is applied.

상기 거리 측정단계는, 상기 빛을 상기 탐침과 상기 시료 사이로 조사하여 나오는 상기 회절패턴을 검출수단을 이용하여 검출하는 검출단계를 포함할 수 있다.The distance measuring step may include a detecting step of detecting the diffraction pattern emerging by irradiating the light between the probe and the sample using detection means.

또 상기 거리 측정 단계는, 상기 검출된 회절패턴을 전기신호로 변환시키는 변환단계를 포함할 수 있다.The distance measuring step may include a converting step of converting the detected diffraction pattern into an electric signal.

검출수단으로는 포토다이오드, CCD, CMOS 등이 사용될 수 있다. As the detecting means, a photodiode, a CCD, a CMOS, or the like can be used.

또 상기 거리 측정 단계는, 상기 변환단계 후에, 상기 전기신호에 기초하여 상기 탐침과 상기 시료 간 거리를 계산하는 거리 산술단계를 포함할 수 있다.The distance measuring step may include a distance arithmetic step of calculating, after the converting step, the distance between the probe and the sample based on the electrical signal.

한편, 액상에서 탐침과 시료 간 거리측정은, 액체의 굴절률이 공기와는 다르기 때문에 검출수단의 위치를 보정하여 수행될 수 있다. On the other hand, the distance between the probe and the sample in the liquid phase can be measured by correcting the position of the detection means because the refractive index of the liquid is different from that of air.

탐침과 시료 간의 거리가 줄어들면 패턴의 크기가 달라질 수 있다. 즉 탐침과 시료 간의 거리가 짧을수록 검출수단에 맺히는 회절무늬의 간격은 넓어진다. 이러한 관계를 이용하여, 회절패턴으로부터 거리를 계산할 수 있다. If the distance between the probe and the sample is reduced, the size of the pattern can vary. In other words, the shorter the distance between the probe and the sample is, the wider the spacing of the diffraction patterns formed on the detection means. Using this relationship, the distance from the diffraction pattern can be calculated.

이때 사용되는 빛은 레이저인 것이 바람직하다. Preferably, the light used is a laser.

한편 본 발명에 따라 상기 방법을 적용하기 위한 원자현미경은 아래와 같은 구성을 포함하여 이루어진다.The atomic force microscope for applying the method according to the present invention includes the following constitution.

시료와 탐침 사이에 빛을 조사하는 광원; A light source for irradiating light between the sample and the probe;

상기 시료와 탐침 사이를 통해 나오는 빛의 회절패턴을 검출하는 검출수단; Detecting means for detecting a diffraction pattern of light exiting through the sample and the probe;

상기 회절패턴을 전기신호로 변환하는 변환수단; Conversion means for converting the diffraction pattern into an electric signal;

상기 변환수단에 의해 얻어진 전기신호로부터 상기 시료와 상기 탐침 사이의 거리를 계산하는 거리 산술수단. And distance arithmetic means for calculating a distance between the sample and the probe from the electrical signal obtained by the converting means.

이때 상기 광원은 레이저인 것이 바람직하다.The light source is preferably a laser.

또 상기 검출수단은 대표적으로, 포토다이오드, CCD, CMOS 중 하나를 채용할 수 있다. Typically, the detecting means may adopt one of a photodiode, a CCD, and a CMOS.

한편, 상기 시료가 액체인 경우를 대비하여, 시료의 굴절률을 측정하는 측정수단을 더 포함할 수 있으며, 측정수단에서 얻어진 값에 따라 상기 검출수단을 이동시키기 위한 이동수단을 더 포함할 수도 있다.
The apparatus may further comprise measuring means for measuring the refractive index of the sample in case the sample is a liquid, and may further comprise moving means for moving the detecting means according to the value obtained by the measuring means.

본 발명에 따르면, 탐침과 시료 간 거리를 정확하게 측정할 수 있어, 원자현미경의 측정 결과의 신뢰성을 높이는 효과가 있다. According to the present invention, the distance between the probe and the sample can be accurately measured, and the reliability of the measurement result of the atomic force microscope can be improved.

특히 액상에서도 측정이 가능하므로 바이오에 관련된 실험 등, 다양한 분야에서 정확한 실험을 위해 이용될 수 있다.
Especially, it can be used for accurate experiments in various fields such as bio-related experiments because it can measure in liquid phase.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 회절현상을 이용한 원자 현미경의 탐침과 시료 간 거리측정 방법이 적용되는 원자 현미경의 개요도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 회절현상을 이용한 원자 현미경의 탐침과 시료 간 거리측정 방법의 흐름도이다.
도 3은 탐침과 시료 사이에 레이저를 조사하여 탐침에 의한 회절패턴이 포토다이오드에 들어가는 개요도이다.
도 4는 탐침과 시료 사이의 거리가 도 3보다 줄어들었을 때의 회절패턴에 대한 변화 개요도이다.
도 5는 액상에서 측정 시 레이저의 굴절과 포토다이오드의 위치 개요도이다.FIG. 1 is a schematic view of an atomic force microscope to which a method of measuring a distance between a probe and an object of an atomic force microscope using diffraction phenomenon according to an embodiment of the present invention is applied.
2 is a flowchart of a method of measuring a distance between a probe and a sample of an atomic force microscope using a diffraction phenomenon according to an embodiment of the present invention.
Fig. 3 is a schematic diagram of a diffraction pattern of a probe irradiating a laser between the probe and the sample and entering the photodiode.
Fig. 4 is a schematic diagram of a change in the diffraction pattern when the distance between the probe and the sample is reduced as compared with Fig.
5 is a schematic diagram of the position of the photodiode and the refraction of the laser in the liquid phase measurement.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 원자 현미경은 탐침형 원자 현미경으로서, 시료(130)가 로딩되어 고정되는 시료 고정대(120)와, 시료 고정대(120)의 상부에 배치되는 탐침(110)과, 탐침(110)으로 레이저빔을 조사하는 레이저 광원(180)과, 탐침(110)으로부터 반사된 레이저빔이 전달되는 단차 스캐너(190)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the atomic force microscope of this embodiment is a probe-type atomic force microscope. The atomic force microscope includes a sample fixture 120 to which a sample 130 is loaded and fixed, a probe 110 disposed at an upper portion of the sample fixture 120, A laser light source 180 for irradiating a laser beam to the probe 110 and a step scanner 190 for transmitting the laser beam reflected from the probe 110.

시료 고정대(120)는 측정 대상의 시료(130)가 고정되는 장소이다. 시료(130)는 대기 중에 배치될 수도 있고, 아니면 액상 내에 배치될 수도 있다.The sample holder 120 is a place where the sample 130 to be measured is fixed. The sample 130 may be placed in the atmosphere or in a liquid phase.

도 1과 달리, 시료 고정대(120)의 하부에는 자기장 발생기가 더 마련될 수 있다. 자기장 발생기는 영구 자석 또는 전자석일 수 있다.Unlike FIG. 1, a magnetic field generator may be further provided under the sample holder 120. The magnetic field generator may be a permanent magnet or an electromagnet.

탐침(110)은 도시 않은 캔틸레버 검출기의 단부에 착탈 가능하게 결합된다. 참고로, 캔틸레버 검출기는 움직임에 따라 에디 전류를 발생시키면서 발생된 에디 전류를 감지하는 검출기이다.The probe 110 is detachably coupled to an end of a cantilever detector not shown. For reference, a cantilever detector is a detector that detects an eddy current generated while generating an eddy current according to a motion.

레이저 광원(180)은 캔틸레버 검출기로 레이저빔을 조사한다. 조사된 레이저빔은 캔틸레버 검출기의 탐침(110)에서 그 초점이 형성된다.The laser light source 180 irradiates the laser beam with a cantilever detector. The irradiated laser beam is focused at the probe 110 of the cantilever detector.

단차 스캐너(190)에는 락-인 증폭기(140), 조정장치(150) 및 컴퓨터(160)가 전기적으로 연결된다.The stepped scanner 190 is electrically connected to the lock-in amplifier 140, the adjusting device 150, and the computer 160.

이러한 구성을 갖는 원자 현미경의 작용에 대해 간략하게 알아본다.The operation of the atomic microscope having such a configuration will be briefly described.

시료 고정대(120) 상에 시료(130)를 고정하고, 시료(130)의 상부에 탐침(110)이 장착된 캔틸레버 검출기(110)를 위치시킨 후, 레이저 광원(180)을 동작시킨다.The sample 130 is fixed on the sample holder 120 and the cantilever detector 110 on which the probe 110 is mounted is placed on the sample 130 and then the laser light source 180 is operated.

그러면 레이저 광원(180)으로부터 발생된 레이저빔이 캔틸레버 검출기의 탐침(110) 끝에서 초점을 맺으면서 시료(130)로 향하고, 탐침(110)으로부터 반사된 레이저빔은 거울(170)을 통해 단차 스캐너(190)에 전달된다.The laser beam generated from the laser light source 180 is focused at the end of the probe 110 of the cantilever detector and directed to the sample 130. The laser beam reflected from the probe 110 is reflected by the step scanner (190).

단차 스캐너(190)로 전달되는 신호를 검출 신호로 인식하고 증폭 및 조정 과정을 거쳐 시료(130)에 대한 이미지 스캐닝을 진행한다.The signal transmitted to the stepped scanner 190 is recognized as a detection signal, and the image is scanned with respect to the sample 130 through amplification and adjustment processes.

다시 말해, 탐침(110)과 시료(130) 간의 거리를 일정하게 유지하면서 캔틸레버 검출기의 움직임에 따라 발생되는 에디 전류에 의한 자기장 변화를 측정하여 시료(130)의 이미지를 스캐닝하게 된다.In other words, while the distance between the probe 110 and the sample 130 is kept constant, the image of the sample 130 is scanned by measuring the magnetic field change caused by the eddy current generated in accordance with the movement of the cantilever detector.

한편, 이와 같은 시료(130)의 이미지 스캔을 통해 시료(130)의 표면을 확인하는 것 외에도 시료(130)의 특성 등 다양한 것을 측정하여 활용하기 때문에, 무엇보다도 탐침(110)과 시료(130) 간 거리를 정확하게 측정해야 하며, 그래야만 탐침(110)과 시료(130) 간 거리를 정확하게 유지하면서 원하는 정확한 데이터를 추출해낼 수 있음은 물론 실험의 정확성을 키우고 실험자가 원하는 실험을 할 수 있다.Since the probe 130 and the sample 130 are measured and used in various aspects such as the characteristics of the sample 130 in addition to the surface of the sample 130 through the image scan of the sample 130, The distance between the probe 110 and the sample 130 can be precisely measured to accurately extract the desired data, and the experiment can be performed with the accuracy of the experiment.

이에, 본 실시예에서는 도 2처럼 탐침(110)과 시료(130) 간 거리를 정확하게 측정하기 위한 방법을 제안하고 있다.In this embodiment, as shown in FIG. 2, a method for precisely measuring the distance between the probe 110 and the sample 130 is proposed.

본 실시예에 따른 원자 현미경의 탐침(110)과 시료(130) 사이 거리측정 방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, 광 조사단계(S10)와 거리 측정단계(S20)를 포함한다.The method for measuring the distance between the probe 110 and the sample 130 of the atomic microscope according to the present embodiment includes a light irradiation step S10 and a distance measuring step S20 as shown in FIG.

광 조사단계(S10)는 레이저(210)를 탐침(110)과 시료(130) 사이로 조사하는 단계이다.The light irradiation step S10 irradiates the laser 210 between the probe 110 and the sample 130.

그리고 거리 측정단계(S20)는 조사된 레이저(210)에 의해 탐침(110)과 시료(130) 사이에서 나오는 회절패턴을 계산하여 탐침(110)과 시료(130) 간 거리를 측정하는 단계이다.The distance measurement step S20 is a step of measuring a distance between the probe 110 and the sample 130 by calculating a diffraction pattern emerging between the probe 110 and the sample 130 by the irradiated laser 210. [

거리 측정단계(S20)가 진행될 수 있도록 거리 측정단계(S20)는 회절패턴 검출단계(S21), 변환단계(S22), 그리고 거리 산술단계(S23)를 포함할 수 있다.The distance measuring step S20 may include a diffraction pattern detecting step S21, a converting step S22, and a distance arithmetic step S23 so that the distance measuring step S20 may proceed.

회절패턴 검출단계(S21)는 레이저(210)를 탐침(110)과 시료(130) 사이로 조사하여 검출수단에 의해 회절패턴을 검출하는 단계이다. 본 실시예에서 검출수단은 포토다이오드(200, 도 1 참조)이지만, 이에 한정되는 것은 아니다. The diffraction pattern detection step S21 is a step of irradiating the laser 210 between the probe 110 and the sample 130 and detecting the diffraction pattern by the detection means. In this embodiment, the detecting means is the photodiode 200 (see Fig. 1), but is not limited thereto.

변환단계(S22)는 회절패턴 검출단계(S21)에서 얻어진 회절패턴을 전기신호로 변환시키는 단계이다.The conversion step S22 is a step of converting the diffraction pattern obtained in the diffraction pattern detection step S21 into an electric signal.

거리 산술단계(S23)는 변환단계(S22) 이후에, 전기신호에 기초하여 탐침(110)과 시료(130) 간 거리를 산술하는 단계이다. 레이저(210)의 회절패턴은 전기신호로 변환된 후에 거리로서 변환될 수 있는데, 이와 같은 역할을 거리 산술단계(S23)에서 진행한다.The distance arithmetic step S23 is a step of calculating the distance between the probe 110 and the sample 130 based on the electric signal after the conversion step S22. The diffraction pattern of the laser 210 can be converted into an electric signal and then converted into a distance, and this function is performed in the distance arithmetic step S23.

참고로 본 실시예의 경우, 레이저(210)를 사용하고 있지만 다른 전자기파가 이용될 수도 있다. 하지만, 레이저가 직진성이 우수하여 측정에 오차가 없기 때문에 레이저를 사용함이 바람직하다. 이때, 어떤 종류의 레이저를 어떻게 선택하느냐에 따라 50nm까지의 거리도 측정할 수 있다.For reference, in the case of this embodiment, although the laser 210 is used, other electromagnetic waves may be used. However, it is preferable to use a laser because the laser has excellent linearity and there is no error in measurement. At this time, the distance up to 50 nm can be measured depending on how the laser is selected.

이처럼 레이저(210)를 탐침(110)과 시료(130) 사이로 조사하여 탐침(110)과 시료(130) 사이에서 나오는 회절패턴을 포토다이오드(200)에서 검출하는 간단한 방법과 구조만으로도 탐침(110)과 시료(130) 간 거리를 정확하게 확인할 수 있다.The probe 110 is irradiated with the laser beam 210 between the probe 110 and the sample 130 so that the diffraction pattern emerging between the probe 110 and the sample 130 is detected by the photodiode 200, And the sample 130 can be accurately confirmed.

탐침(110)에 의해 발생된 회절패턴은 존 플레이트 패턴(zone plate pattern)을 형성할 수 있는데, 도 3 및 도 4처럼 탐침(110)과 시료(130) 간의 거리(D1,D2)가 줄어들면 존 플레이트 패턴의 크기가 달라질 수 있다. 다시 말해, 탐침(110)과 시료(130) 사이 거리가 짧을수록 포토다이오드(200)의 존 플레이트에 맺히는 회절무늬의 간격은 넓어진다.The diffraction pattern generated by the probe 110 may form a zone plate pattern in which the distances D1 and D2 between the probe 110 and the sample 130 are reduced as shown in Figures 3 and 4 The size of the zone plate pattern can vary. In other words, the shorter the distance between the probe 110 and the sample 130 is, the wider the spacing of the diffraction patterns formed on the zone plate of the photodiode 200 becomes.

한편, 본 실시예의 원자 현미경은 바이오 분야에 쓰이므로 액상에서 이용될 경우가 많다. 액상에서의 탐침(110)과 시료(130)간 거리측정은 도 5처럼 포토다이오드(200)의 위치 보정을 통해 수행될 수 있다. 즉 액상에서의 탐침(110)과 시료(130)간 거리측정은 액상의 굴절률을 반영해서 이용하면 된다. 즉 매질의 굴절률을 반영하여 도 5처럼 포토다이오드(200)의 위치를 이동함으로써 보정할 수 있다.On the other hand, since the atomic force microscope of this embodiment is used in a biotechnology field, it is often used in a liquid phase. The measurement of the distance between the probe 110 and the sample 130 in the liquid phase can be performed by correcting the position of the photodiode 200 as shown in FIG. That is, the distance between the probe 110 and the sample 130 in the liquid phase can be measured by reflecting the refractive index of the liquid phase. In other words, the refractive index of the medium may be reflected to correct the position by moving the position of the photodiode 200 as shown in FIG.

도 5처럼 포토다이오드(200)의 위치를 X축, Y축 및 Z축으로 이동하여 최적의 레이저 회절패턴을 얻을 수 있는 위치로 포토다이오드(200)를 확보한 다음에 탐침(110)과 시료(130) 간 거리를 측정하면 된다.5, after the position of the photodiode 200 is moved along the X axis, the Y axis, and the Z axis to secure the photodiode 200 at a position where an optimal laser diffraction pattern can be obtained, the probe 110 and the sample 130).

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 탐침(110)과 시료(130) 간 거리를 정확하게 측정할 수 있다. 따라서 실험의 정확성을 키우고 실험자가 원하는 실험을 할 수 있으며, 이에 따라 많은 분야에서 정확한 데이터를 얻는데 기여할 수 있게 된다.As described above, according to the present embodiment, the distance between the probe 110 and the sample 130 can be accurately measured. Therefore, it is possible to increase the accuracy of the experiment and to conduct the experiment that the experimenter wants, so that it can contribute to obtaining accurate data in many fields.

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였는데, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 특허청구범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and alternative arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. It is clear to the person. It is, therefore, to be understood that such modifications or variations are within the scope of the claims.

110: 탐침
120: 시료 고정대
130: 시료
140: 락-인 증폭기
150: 조정장치
160: 컴퓨터
170: 거울
180: 레이저 광원
190: 단차 스캐너110: probe
120: Sample holder
130: sample
140: Lock-in amplifier
150: Adjusting device
160: Computer
170: Mirror
180: laser light source
190: Stepped scanner

Claims (13)

빛을 탐침과 시료 사이로 조사하는 광 조사단계; 및
조사된 빛에 의해, 상기 탐침과 상기 시료 사이에서 나오는 회절패턴을 계산하여 상기 탐침과 상기 시료 간 거리를 측정하는 거리 측정단계를 포함하되,
상기 거리 측정단계는
상기 빛을 상기 탐침과 상기 시료 사이로 조사하여 나오는 회절패턴을 검출수단에 의해 검출하는 회절패턴 검출단계; 및
상기 회절패턴을 전기신호로 변환시키는 변환단계를 포함하고,
상기 탐침과 상기 시료 간 거리측정은 상기 검출수단의 위치 보정을 통해 수행되되,
상기 위치 보정은 액상의 굴절률에 대응하는 거리만큼 상기 검출수단의 위치를 이동함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 회절현상을 이용한 액상에서의 원자 현미경의 탐침과 시료 간 거리측정 방법.
A light irradiation step of irradiating light between the probe and the sample; And
And a distance measurement step of measuring a distance between the probe and the sample by calculating a diffraction pattern emerging between the probe and the sample by the irradiated light,
The distance measuring step
A diffraction pattern detecting step of detecting a diffraction pattern emerging by irradiating the light between the probe and the sample by detecting means; And
And a conversion step of converting the diffraction pattern into an electric signal,
Wherein the distance between the probe and the sample is measured through position correction of the detection means,
Wherein the positional correction is performed by moving the position of the detection means by a distance corresponding to a refractive index of the liquid phase, and measuring the distance between the probe and the sample of the atomic force microscope in the liquid phase using the diffraction phenomenon.
삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 거리 측정 단계는,
상기 변환단계 후에, 상기 전기신호에 기초하여 상기 탐침과 상기 시료 간 거리를 계산하는 거리 산술단계를 포함하는 회절현상을 이용한 액상에서의 원자 현미경의 탐침과 시료 간 거리측정 방법.
The method according to claim 1,
The distance measuring step may include:
And a distance arithmetic step of calculating a distance between the probe and the sample based on the electrical signal after the conversion step. A method for measuring a distance between a probe and an object of an atomic force microscope in a liquid phase using diffraction phenomenon.
삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 검출수단이 포토다이오드, CCD, CMOS 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 회절현상을 이용한 액상에서의 원자 현미경의 탐침과 시료 간 거리측정 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the detecting means is any one of a photodiode, a CCD, and a CMOS. A method for measuring a distance between a probe and an object of an atomic force microscope in a liquid phase using diffraction.
청구항 1에 있어서,
상기 빛이 레이저인 것을 특징으로 하는 회절현상을 이용한 액상에서의 원자 현미경의 탐침과 시료 간 거리측정 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the light is a laser, and a method for measuring a distance between a probe and an object of an atomic force microscope in a liquid phase using a diffraction phenomenon.
원자현미경에 있어서,
시료와 탐침 사이에 빛을 조사하는 광원;
상기 시료와 탐침 사이를 통해 나오는 빛의 회절패턴을 검출하는 검출수단;
상기 회절패턴을 전기신호로 변환하는 변환수단;
상기 변환수단에 의해 얻어진 전기신호로부터 상기 시료와 상기 탐침 사이의 거리를 계산하는 거리 산술수단;
상기 시료의 굴절률을 측정하는 측정수단; 및
상기 검출수단을 이동시키기 위한 이동수단을 포함하고,
상기 거리 산술수단은
상기 빛을 상기 탐침과 상기 시료 사이로 조사하여 나오는 회절패턴을 검출수단에 의해 검출하는 회절패턴 검출단계; 및
상기 회절패턴을 전기신호로 변환시키는 변환단계에 의해 상기 거리를 계산하고,
상기 탐침과 상기 시료 간 거리측정은 상기 검출수단의 위치 보정을 통해 수행되되,
상기 위치 보정은 액상의 굴절률에 대응하는 거리만큼 상기 검출수단의 위치를 이동함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 원자현미경.
In an atomic force microscope,
A light source for irradiating light between the sample and the probe;
Detecting means for detecting a diffraction pattern of light exiting through the sample and the probe;
Conversion means for converting the diffraction pattern into an electric signal;
Distance arithmetic means for calculating a distance between the sample and the probe from the electrical signal obtained by the converting means;
Measuring means for measuring a refractive index of the sample; And
And moving means for moving said detecting means,
The distance arithmetic means
A diffraction pattern detecting step of detecting a diffraction pattern emerging by irradiating the light between the probe and the sample by detecting means; And
Calculating the distance by a conversion step of converting the diffraction pattern into an electric signal,
Wherein the distance between the probe and the sample is measured through position correction of the detection means,
Wherein the position correction is performed by moving the position of the detection means by a distance corresponding to the refractive index of the liquid phase.
청구항 9에 있어서,
상기 광원이 레이저인 것을 특징으로 하는 원자현미경. The method of claim 9,
Wherein the light source is a laser. 청구항 9에 있어서,
상기 검출수단이 포토다이오드, CCD, CMOS 중 하나인 것을 특징으로 하는 원자현미경.
The method of claim 9,
Wherein the detection means is one of a photodiode, a CCD, and a CMOS.
삭제delete 삭제delete
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