Brevet FR3062214A1 — publié le 20180727

Sonde pour microscope à force atomique équipé d'un résonateur optomécanique, et microscope à force atomique comportant une telle sonde 1. DOMAINE DE L'INVENTION L'invention se rapporte au domaine de la microscopie à force atomique. L'invention porte sur une sonde pour microscope à force atomique exploitant un résonateur optoméca nique. La microscopie à force atomique (ou AFM pour « Atomic Force Microscope » en anglais) est une technique de microscopie à sonde locale balayante permettant de visualiser avec une résolution micrométrique, nanométrique, voire atomique, la morphologie tridimensionnelle de la surface d'un matériau, et d'imager certaines de ses propriétés. Cette technique permet de travailler sur des matériaux de nature et de propriétés mécaniques variées, ainsi que dans des milieux variés (à l'air libre, sous vide, ou en milieu liquide). 2. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE Le principe de la microscopie à force atomique est basé sur l'interaction entre la surface du matériau à analyser et une pointe de sonde. La sonde constitue l'élément sensible du microscope : elle comprend un résonateur mécanique pourvu de la pointe de sonde orientée vers la surface du matériau à analyser. Un mode de fonctionnement classique est le mode oscillant dans lequel le résonateur mécanique vibre à une fréquence proche d'une de ses fréquences propres. La pointe ainsi mise en vibration est destinée à interagir avec les forces attractives et/ou répulsives présentes en surface du matériau. La pointe balaye la surface et suit la topographie de l'échantillon. En mesurant ces forces au cours du balayage, il est possible de reconstituer une image tridimensionnelle du matériau. La sonde peut se présenter sous différentes géométries et configurations d'association résonateur/pointe. Une architecture conventionnelle est celle dans laquelle la sonde comprend une poutre de type « encastrée-libre » vibrant sur un mode de vibration en flexion : la poutre est encastrée à une extrémité et pourvue, à l'extrémité opposée, d'une pointe orientée dans la direction du mode de vibration. 3062214 2 La microscopie à force atomique trouve des applications dans de nombreux domaines de la recherche fondamentale et appliquée, mais également dans différents secteurs de l'industrie. Des améliorations de ses performances restent toutefois souhaitables. 5 Un enjeu majeur auquel sont aujourd'hui confrontés les chercheurs et industriels réside dans la capacité à augmenter la vitesse d'acquisition des images produites par le microscope, pour rendre possibles des observations en temps réel de phénomènes dynamiques. Un facteur limitant réside en effet dans la bande passante de mesure de la sonde. 10 Pour répondre à un besoin croissant pour des applications exigeant une grande bande passante de mesure, il est souhaitable de pouvoir à la fois : augmenter la fréquence de résonance du mode de vibration mécanique de la sonde, typiquement au-delà de 10 MHz, afin de permettre une mesure plus rapide des mesures de forces d'interaction entre la pointe de sonde et la surface du 15 matériau (on parle aussi de résolution temporelle), et augmenter la sensibilité des mesures de la sonde, c'est-à-dire de permettre des mesures de variations de forces de plus faibles valeurs (on parle aussi de résolution en force ou résolution de mesure), typiquement au-dessous de 10 fN/-N/1-1z. Les sondes conventionnelles constituées d'une poutre encastrée-libre font appel à 20 une miniaturisation poussée du résonateur mécanique afin d'en augmenter la fréquence propre de résonance du mode de vibration en flexion. Cette approche rend problématique la fabrication de la sonde, et en particulier de la pointe. Par ailleurs, elle rend problématique la détection de l'oscillation de la pointe : dans le cas d'une détection par réflexion d'un faisceau lumineux par exemple, la limite de diffraction optique ne permet 25 pas d'exploiter des poutres encastrée-libre de moins de 2 im de large. D'une manière plus générale, la miniaturisation diminue drastiquement les surfaces sur lesquelles opèrent les transductions électromécaniques, mettant à mal leur capacité à détecter l'oscillation mécanique de la pointe avec une bonne sensibilité de mesure, à la fréquence propre de résonance. 3062214 3 Une solution connue pour garantir une sensibilité de mesure élevée consiste à exploiter des modes de vibration mécanique se propageant dans le plan d'un résonateur micromécanique à actionnement électrostatique et détection capacitive, comme celui décrit dans le document de brevet FR 2 915 803. Toutefois, il apparaît que la valeur limite 5 de sensibilité se dégrade lorsque l'on cherche à augmenter la fréquence de résonance du mode mécanique par réduction des dimensions de la sonde. En effet, une taille réduite de la sonde induit une diminution de la capacité de transduction de celle-ci ce qui entraine une perte de sensibilité. Cette démarche n'est donc pas compatible avec une recherche d'optimisation d'intégration. 10 Une autre solution connue consiste à équiper la sonde d'un résonateur optique en plus d'un résonateur mécanique, comme illustré dans l'article de M. K. Srinivasan intitulé « Optomechanical transduction of an integrated silicon cantilever probe using a microdisk resonator » (2011). Selon cette technique, le résonateur mécanique est configuré pour supporter un mode de vibration mécanique de flexion et le résonateur optique est couplé 15 au résonateur mécanique et est utilisé pour détecter les déformations mécaniques du résonateur mécanique. Toutefois, l'inconvénient de cette technique réside dans le fait que le couplage optomécanique entre le résonateur mécanique et le résonateur optique étant faible, la sensibilité de mesure de la sonde s'en trouve limitée. Cela limite également la possibilité de détecter le mouvement mécanique à des fréquences supérieure à 10MHz, 20 ainsi que la possibilité d'actionnement optique du mouvement haute fréquence. Par ailleurs, l'utilisation d'un mode de vibration mécanique de flexion nécessite, pour atteindre des fréquences de résonance du mode mécanique supérieures à 10 MHz, une réduction des dimensions de la sonde à une échelle peu compatible avec une fabrication industrielle de volume à coût modéré. 25 Il apparaît donc nécessaire de proposer une sonde pour microscope à force atomique qui présente des performances en termes de fréquence de résonance et de résolution de mesure meilleures à celles des solutions de l'art antérieur. 3. EXPOSÉ DE L'INVENTION Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, il est proposé une sonde 30 pour microscope à force atomique comprenant un résonateur optomécanique et une 3062214 4 pointe de sonde faisant saillie dudit résonateur, ledit résonateur étant couplé à des moyens optiques configurés pour émettre un faisceau de lumière incident vers ledit résonateur et recevoir un faisceau de lumière émergent depuis ledit résonateur. Ledit résonateur comprend un corps configuré pour résonner à la fois sur un mode de vibration 5 mécanique de volume et sur un mode de vibration optique de volume, ledit mode de vibration optique de volume étant couplé audit mode de vibration mécanique de volume de telle sorte qu'une déformation mécanique dudit corps résonant selon ledit mode de vibration mécanique induit une modification de l'état de transmission de la lumière dudit mode de vibration optique, venant modifier le faisceau de lumière émergent. 10 Ainsi, l'invention propose une sonde AFM équipée d'un résonateur optomécanique monobloc intégrant à la fois les fonctions de résonance mécanique et de résonance optique. Le principe général de l'invention repose sur l'utilisation astucieuse d'un couplage optomécanique entre un mode de vibration optique de volume et un mode de vibration 15 mécanique de volume réalisé au sein d'un même corps résonant pour permettre la détection des vibrations mécaniques au niveau de la pointe à des fréquences élevées et à un niveau de résolution de mesure bien meilleur que dans le cas des dispositifs de l'art antérieur. On entend par couplage optomécanique l'existence d'une interaction, permise par 20 un recouvrement spatial au moins partie,I entre la déformation mécanique du mode de vibration mécanique de volume et mode propre de vibration optique au sein du corps résonant. Un mode de vibration mécanique de volume se définit comme un mode de vibration caractérisé par une déformée mécanique du résonateur oscillant à une fréquence 25 propre, pour lequel le champ de contrainte est homogène dans une direction donnée. Un mode de vibration optique de volume se définit comme un mode ondulatoire électromagnétique oscillant à une fréquence propre selon deux composantes. Selon une mise en oeuvre particulière de l'invention, le mode de vibration mécanique de volume est excité par des moyens d'excitations appartenant au groupe 3062214 5 comprenant : des moyens d'excitations piézoélectriques, d'excitations électrostatiques, des moyens d'excitations thermoélastiques, des moyens d'excitations magnétiques. Ainsi, l'actionnement des oscillations mécaniques peut avantageusement se faire de différentes manières. 5 Selon une variante de mise en oeuvre particulièrement avantageuse, le mode de vibration mécanique de volume est excité par des moyens d'excitations optiques compris dans lesdits moyens optiques. Ainsi, dans ce mode de réalisation particulier, l'invention propose avantageusement d'utiliser le couplage optomécanique non seulement pour la détection 10 de vibrations mécaniques, mais également pour l'actionnement de vibrations mécaniques. Par exemple, un mode de vibration mécanique de volume peut être optiquement induit par l'émission d'un faisceau de lumière d'amplitude variable vers ledit résonateur à l'aide des moyens optiques. En utilisant les moyens optiques étant déjà présents pour réaliser la détection de vibrations mécaniques, l'invention offre une solution simple et économique 15 pour réaliser l'actionnement optique des vibrations mécaniques, en évitant l'utilisation de moyens d'excitations dédiés. Selon un aspect particulier de l'invention, le corps du résonateur est de structure planaire et s'étend le long d'un plan, et la pointe de sonde est disposée dans le plan dudit corps. 20 Selon une configuration particulière, le mode de vibration mécanique de volume est un mode de vibration planaire. Cette configuration particulière est bien adaptée aux mesures AFM hautes fréquences. La constante de raideur élastique associée à ce type de mode de vibration mécanique est plus élevée que celle associée à d'autres modes (comme les modes de 25 flexion utilisés dans les sondes de l'art antérieur par exemple). La fréquence de résonance utilisée est donc également plus élevée, généralement comprise entre à 1 MHz et 10 GHz, sans qu'il soit nécessaire de réduire les dimensions du résonateur. Selon une caractéristique particulière, le corps du résonateur se présente sous une forme appartenant au groupe comprenant les formes : circulaire, elliptique, oblongue, 30 polygonale. 3062214 6 Selon un aspect particulier de l'invention, la pointe de sonde est disposée en correspondance d'un point de maximum d'amplitude dudit mode de vibration mécanique à la surface dudit corps. Ce point de maximum d'amplitude, aussi appelé point ventral, correspond à un 5 emplacement optimal pour la pointe car il permet de minimiser les pertes d'énergie mécanique. Selon un aspect particulier de l'invention, la pointe de sonde est disposée en correspondance d'un point de minimum d'amplitude dudit mode de vibration optique. De cette façon, la pointe est disposée en un lieu où elle perturbe le moins le 10 mode de vibration optique. Selon un aspect particulier de l'invention, la sonde comprend des moyens de fixation du corps à une structure de support, lesdits moyens de fixation étant disposés en correspondance d'au moins un point de minimum d'amplitude dudit mode de vibration mécanique à la surface dudit corps. 15 Un point de minimum d'amplitude, aussi appelé point nodal, correspond à un lieu du résonateur qui est stationnaire pendant l'oscillation mécanique du résonateur. Ce point nodal correspond à un emplacement de choix pour fixer le corps du résonateur à la structure de support, car ils contribuent à limiter les pertes d'énergie mécanique vibratoire. Une telle réalisation permet d'assurer une bonne sensibilité de la sonde lors des 20 mesures. Selon une première mise oeuvre particulière de l'invention, dite en disque sur pilier central, le corps dudit résonateur est en forme de disque, et lesdits moyens de fixation se présentent sous la forme d'un pilier d'ancrage à la structure de support, relié en un point central dudit corps qui correspond audit au moins un point de minimum 25 d'amplitude dudit mode de vibration mécanique. Selon une deuxième mise de mise oeuvre particulière, dite en anneau ancré par des poutres en un point central, le corps dudit résonateur est en forme d'anneau, lesdits moyens de fixation se présentent sous la forme de poutres chacune ayant une première extrémité reliée à un pilier d'ancrage à la structure de support lequel est situé en un point 30 central dudit résonateur et une deuxième extrémité reliée audit corps résonant. 3062214 7 Par rapport à une forme en disque, la forme en anneau du résonateur lui confère une raideur (résistance à la déformation élastique) plus faible mais la sélection du mode de vibration optique est plus simple (le nombre de modes optiques induits dans le résonateur étant moins important). Enfin, l'ancrage en un point central du résonateur libère l'espace 5 autour de celui-ci, facilitant ainsi l'intégration de la pointe et du guide d'onde optique au sein de la sonde. Avantageusement, une poutre parmi les poutres reliées au pilier d'ancrage est fixée audit corps dans l'axe de la pointe de sonde, ladite poutre étant comprise entre le pilier d'ancrage et la pointe. Cette configuration particulière permet d'augmenter la rigidité 10 mécanique du corps du résonateur en forme d'anneau, ce qui permet des mesures AFM hautes fréquences. Selon une variante de la deuxième mise de mise oeuvre particulière, dite en anneau ancré par des poutres en des points externes, lesdits moyens de fixation se présentent sous la forme de poutres chacune ayant une première extrémité reliée à un 15 pilier d'ancrage distinct lequel est situé sur la structure de support en un point externe dudit résonateur et une deuxième extrémité reliée audit corps résonant. Selon un autre aspect particulier de l'invention, le mode de vibration mécanique de volume est un mode de vibration de respiration radiale et le mode de vibration optique de volume est un mode de vibration en boucle fermée de type mode de 20 galerie ou mode en anneau. La mise en oeuvre de ces deux types modes de vibration est avantageuse car elle permet d'obtenir un couplage optomécanique de bonne qualité. Selon un aspect particulier de l'invention, les moyens optiques comprennent au moins un guide d'onde optique ou au moins une fibre optique. 25 Une déformation mécanique du corps du résonateur induit un changement de longueur de trajet optique du faisceau de lumière parcourant le corps du résonateur, provoquant un changement de la longueur d'onde de résonance associée au mode de vibration optique. Le changement de longueur d'onde de résonance module l'intensité lumineuse du faisceau lumineux transmis par le guide d'onde (processus de détection). 30 Une modulation du faisceau de lumière émis par le guide d'onde induit une modulation du 3062214 8 faisceau de lumière parcourant le corps du résonateur, provoquant une déformation mécanique du corps du résonateur (processus d'actionnement). Selon un autre aspect particulier de l'invention, le corps résonant et la pointe de sonde sont réalisés de façon monolithique et à partir d'un matériau semi-conducteur ou 5 diélectrique. Selon une caractéristique particulière, la sonde comprend une liaison électrique entre le corps résonant et la structure de support. Ainsi, une telle liaison électrique permet de contrôler le potentiel électrique de la pointe. Elle peut être réalisée par l'intermédiaire des moyens de fixation de la sonde. 10 Selon un aspect particulier de l'invention, le corps résonant présente une épaisseur comprise entre 0,01 et 10 lm, et la pointe de sonde présente une longueur comprise entre 0,10 et 1 larn, une largeur de base comprise entre 0,01 et 0,25 larn, et un apex ayant un rayon de courbure compris entre 0,1 et 100 nm. Selon un aspect particulier de l'invention, le corps résonant présente un rayon 15 externe compris entre 0,10 et 100 larn. Selon un aspect particulier de l'invention, le corps résonant présente un rayon interne compris entre 0,10 et 100 lm. Selon un aspect particulier de l'invention, la distance entre le guide d'onde optique et le corps résonant est comprise entre 0,01 et 10 lm. 20 Dans un autre mode de réalisation de l'invention, il est proposé un microscope à force atomique tel qu'il comprend au moins une sonde tel que décrit précédemment, dans l'un quelconque de ses différents modes de réalisation ou mises en oeuvre particulières. 4. LISTE DES FIGURES 25 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple indicatif et non limitatif, et des dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente schématiquement une vue en plan et une vue en coupe d'une sonde selon un premier mode de réalisation particulier de l'invention ; 3062214 9 les figures 2A et 2B représentent des schémas simplifiés illustrant respectivement un mode de vibration mécanique de respiration du résonateur de la figure 1 (selon une vue en plan et une vue en coupe selon le plan B-B) et un mode de vibration optique de gallérie de ce même résonateur (selon une vue en plan et une vue en coupe selon le 5 plan C-C) ; la figure 3 présente un schéma d'un modèle mécanique et optique simplifié représentatif de la sonde illustrée sur la figure 1 ; la figure 4 présente une vue schématique d'une sonde selon un deuxième mode de réalisation particulier de l'invention ; 10 la figure 5 présente une vue schématique d'une sonde selon une première variante du deuxième mode de réalisation ; la figure 6 présente une vue schématique d'une sonde selon une deuxième variante du deuxième mode de réalisation ; la figure 7 présente une vue schématique d'une sonde selon un troisième mode de 15 réalisation particulier de l'invention. 5. DESCRIPTION DÉTAILLÉE Sur toutes les figures du présent document, les éléments et étapes identiques sont désignés par une même référence numérique. 20 La figure 1 illustre une vue en plan et une vue en coupe selon le plan A-A d'une sonde 100 pour microscopie à force atomique selon un premier mode de réalisation particulier de l'invention. La sonde 100 comprend un résonateur optomécanique 102 et une pointe de sonde 103 faisant saillie du résonateur 102. Le résonateur 102 est constitué d'un corps résonant 25 en forme de disque, ayant par exemple un rayon de 10 lm et une épaisseur de 0,5 lm. La pointe 103 s'étend dans le plan du corps du résonateur 102, lequel est fixé à une structure de support 101. Le corps du résonateur 102 est configuré pour supporter à la fois un mode de vibration mécanique planaire, dit de respiration radiale, et un mode de vibration optique 30 planaire, dit de galerie. Pour ce faire, le corps du résonateur 102 est réalisé à partir d'un 3062214 10 matériau élastiquement déformable, de manière à former un oscillateur mécanique supportant le mode de vibration mécanique de respiration, et ayant un indice de réfraction de manière à former une cavité résonante optique supportant le mode de vibration optique de galerie. Le corps du résonateur 102 peut être réalisé dans un matériau semi- 5 conducteur, tel que le silicium monocristallin par exemple, d'indice de réfraction égal à 3,47. On entend par élastiquement déformable un matériau apte à se déformer sous une contrainte mécanique donnée et à recouvrir sa forme initiale lorsque ladite contrainte mécanique n'est plus appliquée (il s'agit d'une déformation réversible). 10 Le mode de vibration de respiration radiale est un mode de vibration mécanique de volume particulier et d'autres modes de vibration mécanique de volume sont bien entendu envisageables, comme discuté plus loin dans la description. Ce mode de vibration mécanique particulier est illustré de manière simplifiée à la figure 2A. De même, le mode de vibration de galerie est un mode de vibration optique en boucle fermée particulier et 15 d'autres modes de vibration optique de volume sont bien entendu envisageables, comme discuté plus loin dans la description. Ce mode de vibration optique particulier est illustré de manière simplifiée à la figure 2B. La figure 2A montre le corps du résonateur 102 dans son état d'équilibre (représenté par le disque 201 (ligne continue)), dans son état déformé passant par une 20 amplitude maximale de vibration (représenté par le disque en pointillé 202) et passant par une amplitude minimale de vibration (représenté par le disque en pointillé 203) selon le mode mécanique de respiration radiale. La figure 2B montre les points de maximum d'amplitude 212 du mode optique de galerie supporté par le corps du résonateur 102. Ces points de maximum d'amplitude 212 25 correspondent à des points de forte concentration du champ électromagnétique localisés sur la périphérie du disque 102. Le mode optique de galerie résulte de la réflexion de faisceaux lumineux sur la paroi cylindrique interne du disque formant cavité optique, laquelle est réalisée dans un matériau dont l'indice de réfraction est plus élevé que le milieu qui l'entoure (à savoir l'air d'indice de réfraction égal à 1). Les faisceaux lumineux 30 restent ainsi principalement confinés le long de la paroi cylindrique, formant un trajet 3062214 11 optique sous forme de boucle dans le plan du résonateur 102, ayant une longueur donnée. Le mode optique de galerie représenté sur le schéma est de type transverse électrique et caractérisé par un nombre radial p égal à 1, un nombre azimutal m égal à 8, et par une longueur d'onde de résonance donnée. 5 Le nombre azimutal m représenté sur cette figure 2B est volontairement limité, à titre de descriptif purement pédagogique, de manière à ne pas surcharger la figure. Un nombre azimutal m différent (comme pour le nombre radial p) peut bien entendu être généré en fonction de la longueur d'onde de résonance désirée et du matériau choisi. De manière générale, la longueur d'onde optique de résonance dépend des nombres m et de 10 p, des dimensions du disque, de la nature du matériau (et plus particulièrement de son indice de réfraction), et du type de propagation des ondes (TE ou TM). Par exemple, une longueur de résonance optique de 1,55 lm peut être obtenue un corps résonant sous forme de disque de silicium de 10 lm de rayon et de 500 nm d'épaisseur, et avec les nombres p = 1 et m = 140. 15 La sonde 100 est en outre doté de moyens optiques comprenant une source laser (non illustrée sur les figures) conçue pour générer un faisceau lumineux incident de longueur d'onde de référence sensiblement proche de la longueur d'onde de résonance du mode optique et un guide d'onde optique 104 dans lequel circule le faisceau incident. Le guide d'onde 104 est couplé optiquement au corps du résonateur 102 de telle sorte qu'une 20 partie du faisceau incident est injectée dans le résonateur 102, puis extrait du résonateur 102 après avoir parcouru la cavité optique. Le faisceau lumineux extrait du résonateur 102 est réinjecté dans le guide d'onde 104 dans lequel circule également le faisceau incident. Le guide d'onde 104 est disposé dans le plan du résonateur à une distance d'environ 200 nm de celui-ci et perpendiculairement à l'axe de la pointe 103. Le guide d'onde 104 et la 25 source laser coopèrent avec un bloc de traitement optique configuré pour détecter les variations d'intensité lumineuse du faisceau lumineux traversant le guide d'onde 104. On entend par sensiblement proche de la longueur d'onde de résonance du mode optique une longueur d'onde de référence comprise dans le pic de résonance du mode optique choisi. Par exemple, la longueur d'onde de référence À est choisie dans la plage de 30 longueurs d'onde suivante : 3062214 12 À0(1-1/0) REVENDICATIONS1. Sonde (100) pour microscope à force atomique comprenant : un résonateur optomécanique (102) couplé à des moyens optiques configurés pour émettre un faisceau de lumière incident vers ledit résonateur et recevoir un faisceau de lumière émergent depuis ledit résonateur et une pointe de sonde (103) faisant saillie dudit résonateur, ladite sonde étant caractérisée en ce que ledit résonateur comprend un corps configuré pour résonner à la fois sur un mode de vibration mécanique de volume et sur un mode de vibration optique de volume au sein du corps résonant, ledit mode de vibration optique de volume étant couplé audit mode de vibration mécanique de volume de telle sorte qu'une déformation mécanique dudit corps résonant selon ledit mode de vibration mécanique de volume induit une modification de l'état de transmission de la lumière dudit mode de vibration optique de volume, venant modifier le faisceau de lumière émergent. 2. Sonde selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mode de vibration mécanique de volume est excité par des moyens d'excitations appartenant au groupe comprenant : des moyens d'excitations piézoélectriques, d'excitations électrostatiques, des moyens d'excitations thermoélastiques, des moyens d'excitations magnétiques. 3. Sonde selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mode de vibration mécanique de volume est excité par des moyens d'excitations optiques. 4. Sonde selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le corps du résonateur est de structure planaire et s'étend le long d'un plan, et en ce que la pointe de sonde est disposée dans le plan dudit corps. 5. Sonde selon la revendication 4, caractérisé en ce que le mode de vibration mécanique de volume est un mode de vibration planaire. 3062214 24 6. Sonde selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le corps du résonateur se présente sous une forme appartenant au groupe comprenant les formes : circulaire, elliptique, oblongue, polygonale. 5 7. Sonde selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la pointe de sonde est disposée en correspondance d'un point de maximum d'amplitude dudit mode de vibration mécanique à la surface dudit corps. 8. Sonde selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la 10 pointe de sonde est disposée en correspondance d'un point de minimum d'amplitude dudit mode de vibration optique de volume. 9. Sonde selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'elle comprend des moyens de fixation du corps à une structure de support (101), lesdits 15 moyens de fixation étant disposés en correspondance d'au moins un point de minimum d'amplitude dudit mode de vibration mécanique de volume à la surface dudit corps. 10. Sonde selon la revendication 9, caractérisé en ce que le corps dudit résonateur est en forme de disque, et en ce que lesdits moyens de fixation se présentent sous la forme 20 d'un pilier d'ancrage (105) à la structure de support (101), relié en un point central dudit corps qui correspond audit au moins un point de minimum d'amplitude dudit mode de vibration mécanique de volume. 11. Sonde selon la revendication 9, caractérisé en ce que le corps dudit résonateur 25 est en forme d'anneau, et en ce que lesdits moyens de fixation se présentent sous la forme de poutres (421, 422, 423 ; 521, 522, 523) chacune ayant une première extrémité reliée à un pilier d'ancrage (420) à la structure de support (101) lequel est situé en un point central dudit résonateur et une deuxième extrémité reliée audit corps résonant. 3062214 25 12. Sonde selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'une poutre (522) parmi les poutres (521, 522, 523) reliées au pilier d'ancrage est fixée audit corps dans l'axe de la pointe de sonde, ladite poutre étant comprise entre le pilier d'ancrage et la pointe. 5 13. Sonde selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits moyens de fixation se présentent sous la forme de poutres (621, 622, 623, 624) chacune ayant une première extrémité reliée à un pilier d'ancrage distinct lequel est situé sur la structure de support en un point externe dudit résonateur et une deuxième extrémité reliée audit corps résonant. 10 14. Sonde selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le mode de vibration mécanique de volume est un mode de vibration de respiration radiale et le mode de vibration optique de volume est un mode de vibration en boucle fermée de type mode de galerie ou mode d'anneau. 15 15. Sonde selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens optiques comprennent au moins un guide d'onde optique (104) ou au moins une fibre optique. 16. Sonde selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps résonant et la pointe de sonde sont réalisés de façon monolithique et à partir d'un matériau semi- 20 conducteur ou diélectrique. 17. Sonde selon l'une quelconque des revendications 9 à 16, caractérisé en ce qu'elle comprend une liaison électrique (107) entre le corps résonant et la structure de support. 25 18. Sonde selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que le corps résonant présente une épaisseur comprise entre 0,01 et 10 lm, et en ce que la pointe de sonde présente une longueur comprise entre 0,10 et 10 lm, une largeur de base comprise entre 0,01 et 2,5 larn, et un apex ayant un rayon de courbure compris entre 0,1 et 100 nm. 30 3062214 26 19. Sonde selon l'une quelconque des revendications 10 à 18, caractérisé en ce que le corps résonant présente un rayon externe compris entre 0,10 et 100 lm. 20. Sonde selon l'une quelconque des revendications 12 à 19, caractérisé en ce que le 5 corps résonant présente un rayon interne compris entre 0,10 et 100 larn. 21. Sonde selon l'une quelconque des revendications 14 à 20, caractérisé en ce que la distance entre le guide d'onde optique et le corps résonant est comprise entre 0,01 et 10 lm. 22. Microscope à force atomique caractérisé en ce qu'il comprend au moins une sonde selon l'une quelconque des revendications 1 à 21. 10