Claims (22)
1. Сканирующий зондовый микроскоп с системой слежения за кантилевером, содержащий сопряженный с основанием сканер с кантилевером, закрепленным на сканере с возможностью взаимодействия с образцом, первое зеркало, связанное со сканером, и лазер, оптически сопряженный с первым зеркалом, кантилевером и фотоприемником, причем траектория перемещения кантилевера расположена на сфере, отличающийся тем, что первое зеркало закреплено консольно на сканере с возможностью поворота вместе с кантилевером вокруг центра сферы таким образом, что отражающая поверхность первого зеркала обращена в сторону кантилевера и является срединным перпендикуляром к отрезку, соединяющему текущее положение кантилевера и центр сферы, а продолжение оптической оси лазера за первое зеркало проходит через центр сферы.1. Scanning probe microscope with a cantilever tracking system, comprising a base coupled scanner with a cantilever mounted on the scanner to interact with the sample, a first mirror associated with the scanner, and a laser optically coupled to the first mirror, cantilever and photodetector, the path the cantilever moving is located on the sphere, characterized in that the first mirror is mounted cantilever on the scanner with the possibility of rotation together with the cantilever around the center of the sphere in such a way that The leading surface of the first mirror faces the cantilever and is the median perpendicular to the segment connecting the current position of the cantilever and the center of the sphere, and the continuation of the laser optical axis beyond the first mirror passes through the center of the sphere.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что лазер, первое зеркало и фотоприемник расположены так, что падающий на кантилевер и отраженный от него лучи лежат в плоскости, проходящей через ось сканера.2. The device according to claim 1, characterized in that the laser, the first mirror and the photodetector are located so that the rays incident on the cantilever and reflected from it lie in a plane passing through the axis of the scanner.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что лазер, первое зеркало и фотоприемник расположены так, что плоскость, проходящая через падающий на кантилевер и отраженный от него лучи, расположена под углом к оси сканера.3. The device according to claim 1, characterized in that the laser, the first mirror and the photodetector are located so that the plane passing through the rays incident on the cantilever and reflected from it is located at an angle to the scanner axis.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между кантилевером и фотоприемником установлен оптический элемент таким образом, что фотоприемник расположен в его фокальной плоскости.4. The device according to claim 1, characterized in that between the cantilever and the photodetector an optical element is installed so that the photodetector is located in its focal plane.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между кантилевером и фотоприемником установлена оптическая система с различными фокусными расстояниями в двух перпендикулярных направлениях, и ее положение, ориентация и фокусные расстояния подобраны так, что нефункциональные смещения луча на фотоприемнике, вызванные перемещением сканера, минимальны.5. The device according to claim 1, characterized in that between the cantilever and the photodetector there is an optical system with different focal lengths in two perpendicular directions, and its position, orientation and focal lengths are selected so that non-functional beam displacements on the photodetector caused by the movement of the scanner, are minimal.
6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что оптическая система состоит из цилиндрической и сферической линз с различными фокусными расстояниями.6. The device according to claim 5, characterized in that the optical system consists of cylindrical and spherical lenses with different focal lengths.
7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что оптическая система состоит из двух цилиндрических линз с различными фокусными расстояниями.7. The device according to claim 5, characterized in that the optical system consists of two cylindrical lenses with different focal lengths.
8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сканер содержит хотя бы одно устройство перемещения кантилевера и первого зеркала параллельно оси сканера, проходящей через кантилевер и центр сферы, и это устройство перемещения состоит из первой и второй частей, при этом основание, первая часть, первое зеркало, вторая часть и кантилевер последовательно сопряжены в указанном порядке, причем направления перемещений кантилевера, вызванные первой и второй частью устройства перемещения, совпадают друг с другом и с направлением перемещения первого зеркала.8. The device according to claim 1, characterized in that the scanner contains at least one device for moving the cantilever and the first mirror parallel to the axis of the scanner passing through the cantilever and the center of the sphere, and this moving device consists of the first and second parts, the base being the first a part, a first mirror, a second part and a cantilever are successively conjugated in the indicated order, and the directions of cantilever movements caused by the first and second parts of the movement device coincide with each other and with the direction of movement of the first mirrors.
9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что величина перемещения первого зеркала первой частью составляет половину величины суммарного перемещения кантилевера, которое вызвано первой и второй частями устройства перемещения.9. The device according to claim 8, characterized in that the amount of movement of the first mirror by the first part is half the magnitude of the total movement of the cantilever, which is caused by the first and second parts of the movement device.
10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него введено хотя бы одно второе зеркало, оптически сопряженное с кантилевером и образцом.10. The device according to claim 1, characterized in that at least one second mirror is inserted into it, optically conjugated with the cantilever and the sample.
11. Устройство по пп.1 и 10, отличающееся тем, что в него введен хотя бы один источник излучения, оптически сопряженный со вторым зеркалом, кантилевером и образцом.11. The device according to claims 1 and 10, characterized in that at least one radiation source is introduced into it that is optically coupled to a second mirror, cantilever and sample.
12. Устройство по пп.1 и 10, отличающееся тем, что в него введено хотя бы одно устройство регистрации излучения, оптически сопряженное со вторым зеркалом, кантилевером и образцом.12. The device according to claims 1 and 10, characterized in that at least one radiation recording device is inserted into it, optically coupled to a second mirror, cantilever and sample.
13. Устройство по пп.1 и 10, отличающееся тем, что в него введен оптический микроскоп, оптически сопряженный со вторым зеркалом, кантилевером и образцом.13. The device according to claims 1 and 10, characterized in that an optical microscope is inserted into it, which is optically coupled to a second mirror, a cantilever and a sample.
14. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сканер выполнен с использованием хотя бы одной пьезокерамической трубки.14. The device according to claim 1, characterized in that the scanner is made using at least one piezoceramic tube.
15. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сканер содержит хотя бы один подвижный элемент, механически связанный с основанием через шарнир, с возможностью вращения кантилевера и первого зеркала вокруг шарнира хотя бы одним механически связанным движителем.15. The device according to claim 1, characterized in that the scanner contains at least one movable element mechanically connected to the base through the hinge, with the possibility of rotation of the cantilever and the first mirror around the hinge by at least one mechanically connected mover.
16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что шарнир выполнен в виде гибкого элемента.16. The device according to clause 15, wherein the hinge is made in the form of a flexible element.
17. Устройство по пп.15 и 16, отличающееся тем, что движитель выполнен в виде пьезокерамического элемента перемещения.17. The device according to PP.15 and 16, characterized in that the mover is made in the form of a piezoceramic movement element.
18. Устройство по пп.15 и 16, отличающееся тем, что движитель выполнен в виде электрострикционного элемента перемещения.18. The device according to PP.15 and 16, characterized in that the mover is made in the form of an electrostrictive displacement element.
19. Устройство по пп.15 и 16, отличающееся тем, что движитель выполнен в виде магнитострикционного элемента перемещения.19. The device according to PP.15 and 16, characterized in that the mover is made in the form of a magnetostrictive displacement element.
20. Устройство по пп.15 и 16, отличающееся тем, что движитель выполнен на основе электромагнита.20. The device according to PP.15 and 16, characterized in that the mover is made on the basis of an electromagnet.
21. Устройство по пп.15 и 16, отличающееся тем, что движитель выполнен на основе шагового двигателя.21. The device according to PP.15 and 16, characterized in that the mover is made on the basis of a stepper motor.
22. Устройство по пп.15 и 16, отличающееся тем, что движитель выполнен на основе электродвигателя постоянного тока.22. The device according to PP.15 and 16, characterized in that the mover is made on the basis of a DC motor.