"原子間力顕微鏡AFM用の装置であって、軸に沿ってカンチレバーを移動するように構成された第1のアクチュエータと、前記軸に沿って前記カンチレバーを移動するように構成された第2のアクチュエータと、増幅器と、前記増幅器と前記第1のアクチュエータ及び前記第2のアクチュエータとの間に接続されたクロスオーバ回路網と、を具備し、前記クロスオーバ回路網は、第1の駆動信号を第1の周波数範囲で前記第1のアクチュエータに与え、かつ第2の駆動信号を第2の周波数範囲で前記第2のアクチュエータに与えるように適合されている、装置。前記第1のアクチュエータが第1の固有キャパシタンスを有し、前記クロスオーバ回路網が前記第1の固有キャパシタンスを有するハイパス周波数フィルタを形成する、請求項1に記載の装置。前記第2のアクチュエータが第2の固有キャパシタンスを有し、前記クロスオーバ回路網が前記第2の固有キャパシタンスを有するローパス周波数フィルタを形成する、請求項2に記載の装置。前記ハイパス周波数フィルタ及び前記ローパス周波数フィルタが電気的に並列に接続されている、請求項3に記載の装置。前記第1のアクチュエータ及び前記第2のアクチュエータがそれぞれ圧電素子を有する、請求項1に記載の装置。前記増幅器の入力に接続されたプリアンプをさらに具備し、該プリアンプは、前記第1のアクチュエータの単位電圧当たりの伸長が前記第2のアクチュエータの単位電圧当たりの伸長に等しくない場合、前記増幅器からの駆動信号を等しくする、請求項1に記載の装置。前記クロスオーバ回路網が、第3の信号をクロスオーバ周波数範囲にわたって前記第1のアクチュエータと前記第2のアクチュエータとに与えるように構成されている、請求項1に記載の装置。前記第1のアクチュエータ及び前記第2のアクチュエータが、それぞれ、クロスオーバ周波数において実質的に-3dBの利得を有する、請求項1に記載の装置。前記第1の周波数範囲が比較的低い周波数範囲である、請求項1に記載の装置。前記第2の周波数範囲が比較的高い周波数範囲である、請求項1に記載の装置。原子間力顕微鏡AFM装置の第1のアクチュエータ及び第2のアクチュエータを駆動するための駆動回路であって、増幅器と、前記増幅器と前記第1のアクチュエータ及び前記第2のアクチュエータとの間に接続されたクロスオーバ回路網と、を具備し、前記クロスオーバ回路網は、第1の駆動信号を第1の周波数範囲で前記第1のアクチュエータに与え、かつ第2の駆動信号を第2の周波数範囲で前記第2のアクチュエータに与えるように適合される、駆動回路。前記第1のアクチュエータが第1の固有キャパシタンスを有し、前記クロスオーバ回路網が前記第1の固有キャパシタンスを有するハイパス周波数フィルタを形成する、請求項11に記載の駆動回路。前記第2のアクチュエータが第2の固有キャパシタンスを有し、前記クロスオーバ回路網が前記第2の固有キャパシタンスを有するローパス周波数フィルタを形成する、請求項12に記載の駆動回路。前記ハイパス周波数フィルタ及び前記ローパス周波数フィルタが電気的に並列に接続されている、請求項13に記載の駆動回路。前記増幅器の入力に接続されたプリアンプをさらに備えている、請求項11に記載の駆動回路。前記プリアンプが、前記第1のアクチュエータの単位電圧当たりの伸長が前記第2のアクチュエータの単位電圧当たりの伸長に等しくない場合、前記増幅器からの駆動信号を等しくする、請求項15に記載の駆動回路。前記クロスオーバ回路網が、第3の信号をクロスオーバ周波数範囲で前記第1のアクチュエータと前記第2のアクチュエータとに与えるように構成されている、請求項11に記載の駆動回路。前記第1のアクチュエータ及び前記第2のアクチュエータが、それぞれ、クロスオーバ周波数において実質的に-3dBの利得を有する、請求項11に記載の駆動回路。前記第1の周波数範囲が比較的低い周波数範囲である、請求項11に記載の駆動回路。前記第2の周波数範囲が比較的高い周波数範囲である、請求項11に記載の駆動回路。下記の詳細な説明では、限定ではなく説明するために、特定の細部を開示する代表的な実施形態が、本教義を完全に理解してもらうために明記される。周知の装置、材料及び製造方法の説明は、実施形態の説明が不明瞭にされるのを避けるために省かれる。それにもかかわらず、技術的に通常の技術の1つの中にあるそのような装置、材料及び方法は、代表的な実施形態に基づいて使用されうる。概して、図面やその中で示される種々の部品が、縮尺通りに描かれていないことは理解されよう。さらに、~の上に、下方に、一番上の、底、より上の、下方の、左、右、垂直及び水平などの相対語は、添付された図面で例示されているように、様々な部品の互いに対する関係を説明するために使用される。これらの相対語が、図面の中で示された方向に加えて、装置及び/又は部品の種々の方向を含むように意図されることは理解されよう。例えば、装置が図面の中の表示に関して反転される場合、他の部品の上として説明された部品は、例えば、今はその部品の下に存在する。同様に、装置が図面の中の表示に対して90度回転される場合、例えば、垂直と説明された部品は、今は水平になる。代表的な実施形態が、AFMの応用例に関連して説明される。しかしながら、これは単に例示するものであり、他の応用例も考えられる。特に、本教義は、その場で位置合わせすることが比較的難しい部品に対して正確な位置合わせが必要な状態で適用されることができる。図1は、代表的な実施形態による原子間力顕微鏡用の装置100以後、AFM100と呼ぶの斜視図である。当業者は容易に理解できるように、本願は、走査型力顕微鏡scanningforcemicroscopeSFMとして知られている様々な種類のAFMに適用できる。このAFM100は、多数の電気的及び機械的構成部品を備えているが、それを説明することは、本願の範囲から外れている。AFM100はプローブアセンブリ101を備えている。その幾つかの構成部品は、本願の代表的な実施形態に関連して説明される。特に、アクチュエータ及び単一の増幅器を有する駆動回路図1には図示されていないは、本願の代表的な実施形態に基づいて、以下でより完全に説明される。サンプル102は、AFM100によって測定及び試験のために図示のように保持される。本願でより完全に説明されるように、サンプル102は全体的に図1の座標系のx-y面内で移動されて、アクチュエータ図示せずでサンプルの表面がラスタスキャンされ、表面形状がプローブアセンブリ101のz方向の動きによってマップされる。図2は、プローブアセンブリ101のより詳細に示された斜視図である。このプローブアセンブリ101は、ベース203に取り付けられた第1のアクチュエータ201及び第2のアクチュエータ202を備えている。ベース203は、AFM100に固着されている。以下により詳細に説明されるように、駆動回路図1及び図2では図示せずが第1のアクチュエータ201及び第2のアクチュエータ202に電気的に接続され、またクロスオーバ回路網crossovernetwork図2には示されていないを含んでいる。この駆動回路は、電力を第1のアクチュエータ201及び第2のアクチュエータ202の両方に提供し、またそれらを制御している。カンチレバー204は第2のアクチュエータ202から伸長し、プローブチップ205を有している。プローブチップ205及びカンチレバー204は、周知の半導体処理技術を用いて共通の基板から一体となって形成され、第2のアクチュエータ202に固定されることができる。別の方法では、第2のアクチュエータ202、カンチレバー204及びプローブチップ205は、共通の基板から一体となって形成されることができる。本願でさらに完全に説明されるように、カンチレバー204の実質的にsubstantially一定な角度偏位又はプローブチップ205とサンプル102の表面との間の実質的に一定な距離を維持するために、第1及び第2のアクチュエータ201、202は協力して機能し、またプローブチップ205及びカンチレバー204が示された座標系の±z方向に有効に動作させる。代表的な実施形態では、第1及び第2のアクチュエータ201、202は、一般に知られている1999年11月16日に出願されたSHoenらへのElectrostaticActuatorwithSpatiallyAlternatingVoltagePatternsという名称の米国特許第5,986,381号の中で説明されているような、圧電ナノステッパー式アクチュエータとすることができる。この特許は参照することによって、本願に組み込まれるものとする。代表的な実施形態では、この第1のアクチュエータ201は、PhysikInstrumenteGmbHCoから入手できるプリロードされた圧電スタック式アクチュエータであり、約100Vの電圧が印加されたときのz方向の動作範囲は約15.0μmである。第1のアクチュエータ201は、比較的低い動作周波数で比較的大きな動作範囲を提供するように選択される。具体例として、この第1のアクチュエータ201の周波数応答は、約1.0kHz以下である。以下でより完全に説明されるように、第1のアクチュエータ201は、より大きな距離にわたって比較的遅いトラッキング動作を行う。第1のアクチュエータ201には、第2のアクチュエータ202と比べて大きな固有キャパシタンスがある。一例として、この第1のアクチュエータの固有キャパシタンスは約1.5μFである。具体例として、第1のアクチュエータ201の共振周波数は、約10kHz~約20kHzの範囲である。代表的な実施形態では、第2のアクチュエータ202は、第1のアクチュエータ201よりも寸法的に小さい圧電スタックを備えている。この第2のアクチュエータ202は、比較的狭い動作範囲を提供するように選択される。具体例として、第2のアクチュエータ202のz方向の動作範囲は、約100Vの電圧が印加されたとき約1.0μm~約3.0μmである。具体例として、第2のアクチュエータ202の周波数応答は約1.0kHz以上であり、動作時の代表的な周波数応答は約20.0kHzである。別の方法では、第2のアクチュエータ202の周波数応答は、約DC~約20kHzである。以下でより完全に説明されるように、第2のアクチュエータ202は、より狭い動作範囲にわたって比較的高速のトラッキングを行う。第2のアクチュエータ202は、第1のアクチュエータ201よりも小さい固有キャパシタンスを有している。一例として、この第2のアクチュエータ202の固有キャパシタンスは、約0.03μFである。具体例として、第2のアクチュエータ202の共振周波数は、約200kHz~約300kHzである。特に、この第2のアクチュエータ202の共振周波数は、プローブアセンブリ101の最大動作周波数よりもかなり高い。図3は、代表的な実施形態によるAFM300の単純化された概略ブロック図である。AFM300の幾つかの態様は、図1及び図2の代表的な実施形態に関連して前述されたAFM100及びプローブアセンブリ101に共通する。AFM100及びプローブアセンブリ101に関するこれらの態様の多くの細部の説明は、現在説明されている代表的な実施形態の説明が分かりにくくなるのを避けるために繰り返さない。AFM300は、チップ及びカンチレバー301並びに光学系302を備えている。代表的な実施形態では、このチップ及びカンチレバー301は、図1及び図2に関連して説明されたプローブアセンブリ101の構成部品である。光学系302は、特定の座標軸例えば、図1及び図2のz軸に沿った動きによって引き起こされるチップ及びカンチレバー301の偏位を検出するのに有用な光源図示せずと光検出器図示せずとを備えている。光源はレーザを有し、光検出器は、例えば、4象限光センサを備えることができる。光学系302は当業者には周知であるため、本願ではその詳細は説明されない。光学系302は、チップ及びカンチレバー301の動きを示すアナログ信号を、アナログ-ディジタル変換器ADC303に提供する。ADC303は、ディジタル信号をプログラム可能論理回路PLD304に提供する。このPLD304は、実例では、フィールドプログラム可能ゲートアレイFPGAである。別の方法では、PLD304は、特定用途向け集積回路ASIC及び/又はマイクロプロセッサを備えることができる。このPLD304は、チップ及びカンチレバー301の測定された偏位と、チップ及びカンチレバー301の設定された偏位点の値との間の差に基づいて誤差信号を決定するのに適当なコントローラ305を備えている。より具体的に言うと、コントローラ305は、チップ及びカンチレバー301の移動を示すディジタル化信号をADC303から受け取り、このディジタル化信号を設定点の値と比較することによって誤差信号の値を決定する。この設定点は、例えば、ルックアップテーブルLUT、データベース又は他の種類のメモリの中に記憶されうる。代表的な実施形態では、実例として、比例-積分-微分動作方式PIDのコントローラ又は当業者に周知の適当なフィードバックコントローラである。コントローラ305は、前置増幅器プリアンプ306に誤差信号を与える。以下でより完全に説明されるように、プリアンプ306は、第1のアクチュエータ310の単位電圧当たりの伸長extensionが第2のアクチュエータ311の単位電圧当たりの伸長と異なる場合は、駆動信号を等しくする。従って、第1及び第2のアクチュエータ310、311の単位電圧当たりの伸長が等しい場合は、プリアンプ306は必要とされない。プリアンプ306は、ディジタル-アナログ変換器DAC307に誤差信号を与える。DAC307はアナログ形式の誤差信号を増幅器308に与え、この増幅器308は、アナログの誤差信号に基づいてクロスオーバ回路網309に対して入力信号を提供する。一般的に、増幅器308は、DAC307から誤差信号を受け取り、かつ入力信号をクロスオーバ回路網309に与えるのに適当な利得要素又はシステムを有している。クロスオーバ回路網309は、第1のアクチュエータ310と第2のアクチュエータ311とに、それぞれ駆動信号を与える。とりわけ、増幅器308は、第1のアクチュエータ310及び第2のアクチュエータ311の両方を駆動する。以下でより詳細に説明されるように、このクロスオーバ回路網309は、比較的低い周波数の駆動信号を第1のアクチュエータ310に与え、また比較的高い周波数の駆動信号を第2のアクチュエータ311に与える。高い周波数動作と低い周波数動作との間にあるクロスオーバ周波数領域クロスオーバ周波数範囲と呼ぶでは、クロスオーバ回路網309はクロスオーバ周波数の駆動信号を、第1のアクチュエータ310と第2のアクチュエータ311とに与える。クロスオーバ回路網309は、第1のアクチュエータ310とDC結合を、第2のアクチュエータ311とはAC結合を行う。この結果、増幅器308からの入力信号が比較的低い周波数の場合は、増幅器308により第1のアクチュエータ310が駆動され、また増幅器308からの入力信号が比較的高い周波数の場合は、増幅器308により第2のアクチュエータ311が駆動される。このため、前述されたように、第1のアクチュエータ310は低周波数の入力信号に対応して、特定の軸例えば、図1及び図2のz軸に沿ってチップ及びカンチレバーのより大きな動きを提供し、そして第2のアクチュエータは高周波数の入力信号に応答して、特定の軸に沿ってチップ及びカンチレバー301のより小さな動きを提供する。クロスオーバ周波数範囲では、増幅器308からの入力信号が高周波数と低周波数との間にある場合、増幅器308からの入力信号は、第1のアクチュエータ310及び第2のアクチュエータ311の両方に提供される。このため、第1のアクチュエータ310及び第2のアクチュエータ311は、クロスオーバ周波数の範囲では同時に駆動される。第1のアクチュエータ310及び第2のアクチュエータ311の相対的な入力は、増幅器308からの入力信号の周波数に依存する。従って、クロスオーバ周波数範囲の比較的低い周波数では、チップ及びカンチレバー301の動きは第1のアクチュエータ310の動作によって支配され、またクロスオーバ周波数範囲の比較的高い周波数では、チップ及びカンチレバー301の動きは第2のアクチュエータ311の動作によって支配される。第1のアクチュエータ310及び第2のアクチュエータ311は電気的及び機械的に連結されているため、チップ及びカンチレバー301は比較的大きな周波数範囲にわたって、また対応する比較的大きな動作範囲にわたって動作できる。実例として、このチップ及びカンチレバー301は、約0HzDC~約20kHzの周波数範囲、及び約0μm~約10.0μmの動作範囲にわたって応答する。以下でより詳細に説明されるように、1つの実施例では、クロスオーバ回路網309はローパス周波数フィルタ及びハイパス周波数フィルタを備えている。特に、ローパス周波数フィルタのローパス周波数特性及びハイパス周波数フィルタのハイパス周波数特性は、第1のアクチュエータ310の位相及び第2のアクチュエータ311の位相が、両方のアクチュエータがそれぞれの動作範囲の-3dBすなわち約70で動作する周波数において、相対位相シフトが0°になるように設定される。第1及び第2のアクチュエータ310、311が-3dBで動作する周波数は、クロスオーバ周波数と呼ばれる。結果として、第1及び第2のアクチュエータ310、311が両方とも一直線に並んでタンデムで動作する場合、伸長と周波数との幾つかの組合せでは、実質的に相対的な位相シフトは存在せず、またアクチュエータは好ましいことに単一ユニットとして機能する。以下でより詳細に説明されるように、代表的な実施形態では、クロスオーバ回路網309のハイパス周波数フィルタは、第2のアクチュエータ311の固有キャパシタンスと電気的に直列に接続されたDCブロッキングコンデンサ図3には示されていない、及びこのDCブロッキングコンデンサに電気的に直列に接続されたハイパス抵抗図3には示されていないを有している。クロスオーバ回路網309のローパス周波数フィルタは、第1のアクチュエータ310の固有キャパシタンスと電気的に直列に接続された抵抗図3には示されていないを有している。クロスオーバ回路網309の抵抗の値の選択により、クロスオーバ回路網309のクロスオーバ周波数が規定される。例えば、大きな伸長/低い周波数応答が要求される場合、第1のアクチュエータ310が、チップ及びカンチレバー301の動作範囲のより広い部分にわたって動作するように、クロスオーバ周波数が比較的高く選択される。対照的に、小さな伸長/高い周波数応答が要求される場合、第2のアクチュエータ311が、チップ及びカンチレバー301の動作範囲のより広い部分にわたって動作するように、クロスオーバ周波数が比較的低く選択される。図4は、代表的な実施形態による駆動回路400の単純化された概略図を示し、プリアンプ306、増幅器308、及びクロスオーバ回路網309の構成部品を備えている。図4に示された構成部品の幾つかの態様は、図1~図3の代表的な実施形態に関連して前述されたものと共通している。構成部品の共通の態様の細部の説明は、代表的な実施形態の説明が分かりにくくなるのを避けるために繰り返さない。プリアンプ306は、コントローラ305図4には示されていないから誤差信号を受け取る。以下でより詳細に説明されるように、プリアンプ306は、第1のアクチュエータ310図4には示されていないの単位電圧当たりの伸長が第2のアクチュエータ311図4には示されていないの単位電圧当たりの伸長と等しくない場合、駆動信号を等しくする。プリアンプ306は、1.0の低い周波数利得と、第1及び第2のアクチュエータ310、311の単位電圧当たりの伸長の比によって決定される高い周波数利得とを有する。高い周波数利得は、抵抗409の値の抵抗411の値に対する比によって設定される。増幅器308は、クロスオーバ回路網309のハイパス周波数フィルタ401及びローパス周波数フィルタ402に対して入力信号を提供する。ハイパス周波数フィルタ401は、第2のアクチュエータ311の固有キャパシタンス404に電気的に直列に接続されたDCブロッキングコンデンサ403と、このDCブロッキングコンデンサ403と電気的に直列に接続されたハイパス抵抗405とを有する。第2のアクチュエータ311は、バイアス電圧408に直列に接続されたハイパス抵抗405によって、その可動域の中点にバイアスされる。このバイアス電圧408は、電源図示せず又は増幅器308用の電源などの既存の電源から電圧分圧器図示せずによって与えられる、バイアス電圧408は、静止位置で第2のアクチュエータ311のDC伸長を維持する。これは、本実施例では、その全伸長値の約1/2である。増幅器308からの出力は第2のアクチュエータ311を駆動して、その静止位置から離してサンプル例えば、サンプル102の表面を追跡させる。その全伸長の1/2を第2のアクチュエータ311の静止位置に選択することは、説明のための例示である。例えば、サンプルの表面が概ね平坦例えば、図1の座標系によればz方向の振幅変動が小さいであり、鋭いピーク例えば、図1の座標系によればz方向の振幅変動が大きいが散在する場合、例えば、第2のアクチュエータ311の静止位置をその全伸長の別の値例えば、25又は75に設定して、第2のアクチュエータ311の図1及び図2に示された座標系のz軸に沿った動作範囲を、より大きくできるようにする。このため、静止位置で第2のアクチュエータ311の伸長を調整可能にするために、バイアス電圧408が調整されることができる。前述されたように、クロスオーバ回路網309のハイパス周波数フィルタ401は、第2のアクチュエータ311の固有キャパシタンス404に電気的に直列に接続されたDCブロッキングコンデンサ403と、このDCブロッキングコンデンサ403に電気的に直列に接続されたハイパス抵抗405とを備えている。ハイパス周波数フィルタ401は、比較的高い周波数信号例えば、3kHzから10kHz以上を増幅器308から第2のアクチュエータ311に通過させる。第2のアクチュエータ311の高周波数応答が、チップ及びカンチレバー301を比較的急速に動かす能力を提供するが、振幅がかなり小さい振動例えば、約20kHz、1.0μm以下が存在する。このため、代表的な実施形態では、第2のアクチュエータ311はAC結合され、ハイパス周波数フィルタ401のために増幅器308からのDC駆動信号には応答しない。別の実施形態では、DCブロッキングコンデンサ403が除かれ、そして第2のアクチュエータ311の動作範囲が、DCからかなり高い周波数例えば、10kHz以上まで拡張される。クロスオーバ回路網309のローパス周波数フィルタ402は、第1のアクチュエータ310の固有キャパシタンス407に電気的に直列に接続された抵抗406を備えている。このローパス周波数フィルタ402は、比較的低い周波数信号例えば、DC~約1kHzを増幅器308から第1のアクチュエータ310に通過させる。抵抗406は、第1のアクチュエータ310の電流負荷を減らすように選択された値を有している。このことは、かなり高い固有キャパシタンスを有する第1のアクチュエータ310を容易に駆動できるようにし、また利得に対する比較的急速にドロップオフする周波数応答を提供する。第1のアクチュエータ310の周波数応答が低いため、振幅はかなり大きい例えば、10.0μm以上が周波数は比較的低い例えば、DC振動で、チップ及びカンチレバー301を動作させる能力が与えられる。このように、第1のアクチュエータ310は低周波数接続され、また増幅器308からの高周波数の駆動信号には応答しない。クロスオーバ周波数範囲では、ハイパス周波数フィルタ401とローパス周波数フィルタ402との通過域は重なっている。このため、クロスオーバ周波数範囲では、クロスオーバ回路網309のハイパス周波数フィルタ401とクロスオーバ回路網309のローパス周波数フィルタ402とは両方とも、増幅器308からの入力信号を、それぞれ、第2のアクチュエータ311と第1のアクチュエータ310とに送る。このため、第1のアクチュエータ310及び第2のアクチュエータ311は、クロスオーバ周波数範囲では同時に駆動される。第1のアクチュエータ310及び第2のアクチュエータ311の相対入力は、増幅器308からの入力信号の周波数に依存する。クロスオーバ周波数範囲の比較的低い周波数では、チップ及びカンチレバー301の動きは第1のアクチュエータ310の動作によって支配され、クロスオーバ周波数範囲のかなり高い周波数では、チップ及びカンチレバー301の動きは第2のアクチュエータ311の動作によって支配される。ローパス周波数フィルタ402のRC時定数は抵抗406と固有キャパシタンス407とによって形成され、ハイパス周波数フィルタ401のRC時定数に実質的に一致するように選択される。それぞれの共振状態では、第1のアクチュエータ310及び第2のアクチュエータ311は等価回路においてコンデンサとして動作しないが、駆動するのが難しい、インダクタ-抵抗-コンデンサRLC共振回路と並列なコンデンサとして動作する。抵抗406はかなり大きな抵抗値を有して、第1のアクチュエータ310からのどのような応答もその共振周波数例えば、約10kHz~約20kHzでは確実に比較的小さくなるようにする。都合が良いことに、ハイパス周波数フィルタ401及びローパス周波数フィルタ402に対するRC時定数は実質的に同一である。第1のアクチュエータ310用のローパス周波数フィルタ402に対するRC時定数と第2のアクチュエータ311用のハイパス周波数フィルタ401に対するRC時定数との整合により、AFM300の動作周波数が、特定の寸法のサンプルの表面形状に応答して例えば、図1及び図2の座標系のz方向、比較的低い周波数例えば、1kHz未満から比較的高い周波数例えば、10kHzより大きいに変化するとき、第1のアクチュエータ310から第2のアクチュエータ311への間で円滑な遷移が行われる。図6Cに関連して以下で説明されるように、ローパス周波数フィルタ402のRC時定数が、第1のアクチュエータ310及び第2のアクチュエータ311の相対的な位相及び振幅に起因して、ハイパス周波数フィルタ401のRC時定数よりも大きい場合は、それらの組み合わされた可動域は1.0より大きくなり、結果としてクロスオーバ周波数における応答にバンプbump:隆起が生じる。ローパス周波数フィルタ402のRC時定数が、第1のアクチュエータ310及び第2のアクチュエータ311の相対的な位相及び振幅に起因して、ハイパス周波数フィルタ401のRC時定数よりも小さい場合は、それらの組み合わされた可動域は1.0より小さくなり、結果としてクロスオーバ周波数における応答にディップdip:窪みが生じる。代表的な実施形態では、ハイパス周波数フィルタ401及びローパス周波数フィルタ402は、オクターブ当たり約6dBのロールオフを有し-3dBのセットポイントに整合する1次バターワースフィルタである。さらに、クロスオーバ点が、ハイパス周波数フィルタ401及びローパス周波数フィルタ402の両方の-3dBのセットポイントに設定されるため、第1のアクチュエータ310及び第2のアクチュエータ311の位相は、クロスオーバ点において反対であり、それらの組み合わされた伸長は1であり、また第1及び第2のアクチュエータ310、311は単一ユニットとして動作する。その結果、増幅器308の出力周波数が比較的低い周波数から比較的高い周波数に変化すると、第1のアクチュエータ310はチップ及びカンチレバー301の動きをより小さくし、第2のアクチュエータ311はチップ及びカンチレバー301の動きをより大きくする。増幅器308からの入力信号の周波数が比較的高い周波数から比較的低い周波数に変化すると、第2のアクチュエータ311はチップ及びカンチレバー301の動きをより小さくし、第1のアクチュエータ310はチップ及びカンチレバー301の動きをより大きくする。このため、比較的低い周波数/高い伸長振幅応答に対して、第1のアクチュエータ310はチップ及びカンチレバー301の動きの大部分を行い、比較的高い周波数/低い伸長振幅応答に対しては、第2のアクチュエータ311がチップ及びカンチレバー301の動きの大部分を行う。クロスオーバの周波数範囲では、第1のアクチュエータ310及び第2のアクチュエータ311の両方が関与される。クロスオーバ周波数は、スキャンされる表面形状に基づいて変化されうる。例えば、第2のアクチュエータ311が増幅器308の出力の限界近くで駆動される場合、クロスオーバ周波数を変えることができる。これにより、第1のアクチュエータ310は、第1及び第2のアクチュエータ310、311のより多くの組み合わされた伸長をもたらす。対照的に、第2のアクチュエータ311が増幅器308によって低い電力で駆動される場合、クロスオーバ周波数は低下されうる。これにより、第2のアクチュエータ311は、第1及び第2のアクチュエータ310、311のより多くの組み合わされた伸長をもたらす。抵抗409及びコンデンサ412は、プリアンプの利得が1.0よりも大きくなる周波数を設定する図5の領域503。以下で説明される代表的な実施形態では、利得は始め約100Hzで1.0を超える。プリアンプ306の一方の入力部に接続された抵抗411は、プリアンプ306の最も高い周波数利得を設定する。抵抗410及び413は、増幅器308の利得を設定する。図5は、代表的な実施形態に関連して前述されたプリアンプ306の出力電圧対周波数のグラフ500を示している。前述されたように、多くの場合、第1のアクチュエータ310の単位電圧当たりの可動域は、第2のアクチュエータ311の単位電圧当たりの可動域に等しくない。一般的に、プリアンプ306の利得は、第1のアクチュエータ310及び第2のアクチュエータ311の単位電圧当たりの伸長の比に、第2のアクチュエータ311のDCブロッキングコンデンサ403と固有キャパシタンス404とによって形成される容量分割器capacitivedividerによる第2のアクチュエータ311に印加される電圧の減少を補償するのに必要な付加的な利得を加えることにより決定される。第1及び第2のアクチュエータ310、311の応答が駆動周波数に依存するため、プリアンプ306の利得は、コントローラ305からの入力周波数の変化と共に変わる必要がある。実例として、第1のアクチュエータ310の単位電圧当たりの可動域は15μm/100Vであり、第2のアクチュエータ311の単位電圧当たりの可動域は3μm/100Vである。平坦な周波数応答を維持するために、本実施例では、プリアンプ306から増幅器308への駆動信号は、低い周波数利得の5倍15μm/3μmの高い周波数利得を持つように等しくされる必要がある。このため、第1のアクチュエータ310の比較的低い周波数応答に対応する領域501では、プリアンプ306の利得はほぼ1.0である。第2のアクチュエータ311の比較的高い周波数応答に対応する領域502では、第2のアクチュエータ311のDCブロッキングコンデンサ403と固有キャパシタンス404とによって形成された容量分割器に対する補償を確実にするために、プリアンプ306の利得は、本実施例では、約12.0である。第1のアクチュエータ310及び第2のアクチュエータ311の両方が関与される周波数範囲に対応する領域503では、利得が変化して、適当な利得が第1のアクチュエータ310及び第2のアクチュエータ311の両方に確実に与えられるようにする。特に、第1のアクチュエータ310の単位電圧当たりの伸長が第2のアクチュエータ311の単位電圧当たりの伸長に等しくない場合に、駆動信号を等しくするためにプリアンプ306の利得を増加することは、クロスオーバ周波数を移動することになる。例えば、代表的な実施形態では、オクターブ当たり約-6dBのロールオフを有する第1のアクチュエータ310はプリアンプ306によるオクターブ当たり6dBの利得によって高められる。前述されたように、クロスオーバ周波数は、コンデンサ412と抵抗409、411との組合せによって設定される。プリアンプ306の最終的な高周波数利得は、第1のアクチュエータ310及び第2のアクチュエータ311の利得nm/ボルトにおける差に基づいている。例えば、第1のアクチュエータ310の単位電圧当たりの伸長が第2のアクチュエータ311のそれよりも5倍大きい場合、プリアンプ306は5倍の利得を高周波数の入力信号に与える。プリアンプ306の周波数特性は、領域503におけるハイパス及びローパス特性に一致する。この実施例では、AFM300の動作周波数が増加するにつれて、プリアンプ306の利得が増加されて、第2のアクチュエータ311が領域503でより多く使用される。それに対して、AFM300の動作周波数が低くなると、プリアンプ306の利得は減少されて、第1のアクチュエータ310が領域503ではより多く使用される。図6Aは、代表的な実施形態による第1のアクチュエータ310の利得対周波数のグラフ601を示している。領域602では、第1のアクチュエータ310の利得は、増幅器308からの比較的低周波数の入力信号では1である。領域602はAFM300の比較的低い周波数の動作領域であり、チップ及びカンチレバー301の動きは、ほぼ全体的に第1のアクチュエータ310によって行われる。前述されたように、第1のアクチュエータ310は、比較的低い周波数例えば、DCの動作において比較的大きな振幅の可動域例えば、10μmを提供するように選択される。領域603では、第1のアクチュエータ310の利得は、増幅器308からの入力周波数が高くなるにつれて、1より低下する。特に、約500Hzでは、第1のアクチュエータ310の利得は-3dBである。領域603は、AFM300のクロスオーバ周波数の動作領域である。下記のように、第1及び第2のアクチュエータ310、311の両方が動作している間に、増幅器308からの入力周波数が高くなると、チップ及びカンチレバー301の動作は、第1のアクチュエータ310によってより少なく行われ、第2のアクチュエータ311によってより多く行われる。例えば、増幅器308からの入力周波数が約250Hzであるポイント604において、第1のアクチュエータ310の利得は約-1dBであり、また第1のアクチュエータ310によってチップ及びカンチレバー301の大部分の動作が行われる。ポイント604では、チップ及びカンチレバー301のいくらかの動作が、第2のアクチュエータ311によって提供される。それに対して、増幅器308からの入力周波数が約1.0kHzのポイント605では、第1のアクチュエータ310の利得は約-5dBであり、第1のアクチュエータ310によってチップ及びカンチレバー301の動作のわずかな部分が行われる。ポイント605では、チップ及びカンチレバー301のほぼ全ての動作が、第2のアクチュエータ311によって提供される。図6Bは、代表的な実施形態による第2のアクチュエータ311の利得対周波数のグラフ606を示しており、グラフ601の上に重ね合わされている。領域607では、第2のアクチュエータ311の利得は、増幅器308からの比較的高い入力周波数では1である。領域607はAFM300の比較的高い周波数の動作領域であり、チップ及びカンチレバー301の動きは、全体的に第2のアクチュエータ311によって行われる。前述されたように、第2のアクチュエータ311は、比較的高い周波数例えば、10kHzの動作において比較的小さい振幅の可動域例えば、0.1μmを提供するように選択される。領域608では、第2のアクチュエータ311の利得は、増幅器308からの入力周波数が低くなるにつれて、1より低下する。特に、約500Hzでは、第2のアクチュエータ311の利得は-3dBである。領域608は、AFM300のクロスオーバ周波数の動作領域である。第1及び第2のアクチュエータ310、311の両方が動作している間に、増幅器308からの入力周波数が低くなると、チップ及びカンチレバー301の動作は、第2のアクチュエータ311によってより少なく行われ、第1のアクチュエータ310によってより多く行われる。例えば、増幅器308からの入力周波数が約1.6kHzであるポイント609において、第2のアクチュエータ311の利得は約-1dBであり、また第2のアクチュエータ311によってチップ及びカンチレバー301の大部分の動作が行われる。ポイント609では、チップ及びカンチレバー301のいくらかの動作が、第1のアクチュエータ310によって提供される。それに対して、増幅器308からの入力周波数が約250Hzのポイント610では、第2のアクチュエータ311の利得は約-5dBであり、第2のアクチュエータ311によってチップ及びカンチレバー301の動作のわずかな部分が行われる。ポイント610では、チップ及びカンチレバー301のほぼ全ての動作が、第1のアクチュエータ310によって提供される。図6Cは、代表的な実施形態による第1及び第2のアクチュエータ310、311の組み合わされた利得dB対周波数のグラフ611を示している。領域602では、増幅器308は比較的低い周波数の駆動信号を提供するため、結果として第1のアクチュエータ310が使用される。特に、第1のアクチュエータ310の利得は約1.0であり、この第1のアクチュエータ310は比較的低い周波数で機能して、チップ及びカンチレバー301の実質的に全ての動作を行う。前述されたように、第1のアクチュエータ310は、増幅器308からの比較的大きな振幅信号に応答するように構成される。このため、第1のアクチュエータ310は、例えば、図1及び図2に示された座標系でチップ及びカンチレバー301をz方向により大きな距離を動かすように構成される。従って、例えば、サンプル例えば、サンプル102が、図2に示された座標系のx-y平面におけるラスタスキャンに対して、比較的平坦であるが、徐々に高くなる場合、第1のアクチュエータ310が使用されてチップ及びカンチレバー301を移動する。領域612では、増幅器308は低周波数の駆動信号を提供し、その結果、第2のアクチュエータ311は解放される。特に、領域612では、第2のアクチュエータ311の利得は約-20.0dB~約-55dBであり、比較的高い周波数で機能する第2のアクチュエータ311は、チップ及びカンチレバー301の動きに対してほとんど何も行わない。前述されたように、第2のアクチュエータ311は、増幅器308からの比較的高い周波数及び小さい振幅信号に応答するように構成されている。このため、第2のアクチュエータ311は、この動作範囲では、チップ及びカンチレバー301の動きには、ほとんど寄与しない。領域613では、増幅器308は比較的高い周波数の駆動信号を提供するため、結果として、第2のアクチュエータ311が使用される。特に、第2のアクチュエータ311の利得は約1.0であり、また比較的高い周波数で機能するこの第2のアクチュエータ311は、チップ及びカンチレバー301の実質的に全ての動作を行う。前述されたように、第2のアクチュエータ311は、増幅器308からの比較的小さな振幅信号に応答するように構成される。このため、第2のアクチュエータ311は、例えば、図2に示された座標系でチップ及びカンチレバー301をz方向により小さな距離を動かすように構成される。従って、例えば、サンプル例えば、サンプル102が、図1及び図2に示された座標系のx-y平面におけるラスタスキャンに対して、実質的な表面粗さがz方向に比較的小さい振幅の変動である場合、第2のアクチュエータ311が使用されてチップ及びカンチレバー301を動かす。同様に、領域613では、増幅器308は高周波数の駆動信号を提供し、その結果、第1のアクチュエータ310は解放される。特に、領域613では、第1のアクチュエータ310の利得は約-20.0dBから約-55dBにロールオフするため、比較的低い周波数で機能する第1のアクチュエータ310は、チップ及びカンチレバー301の動きに対してほとんど何も行わない。前述されたように、第1のアクチュエータ310は、増幅器308からの比較的低い周波数及び大きい振幅信号に応答するように構成されている。このため、第1のアクチュエータ310は、この動作範囲では、チップ及びカンチレバー301の動きには、ほとんど寄与しない。クロスオーバ点614が、領域602と607との間に示されている。クロスオーバ点614の周波数クロスオーバ周波数と呼ばれるは、第1のアクチュエータ310及び第2のアクチュエータ311の利得がそれぞれ-3dB-3dB点と呼ばれるであるように選択される。クロスオーバ点614では、第1のアクチュエータ310の位相は増幅器308からの入力信号に45°遅れ、また第2のアクチュエータ311の位相は、増幅器308からの入力信号よりも45°先行する。第1及び第2のアクチュエータ310、311の利得の合計が1.0すなわち、1.414を超える間は、第1及び第2のアクチュエータ310、311の相対位相のために、それらの組み合わされた利得は約1.0である。これは、領域602及び607の実質的に平坦な利得を接続するクロスオーバ領域615において示されており、動作周波数範囲の全体にわたって約1.0の利得が発生する。クロスオーバ領域615では、第1及び第2のアクチュエータ310、311の両方が使用され、このため、両方がチップ及びカンチレバー301を駆動する。従って、クロスオーバ領域615では、第1のアクチュエータ310及び第2のアクチュエータ311からの入力の組合せがチップ及びカンチレバー301を駆動することになる。しかしながら、クロスオーバ領域615の全体的にわたるそれらの相対位相のために、第1及び第2のアクチュエータ310、311は単一ユニットとして機能する。クロスオーバ周波数では、第1のアクチュエータ310の利得は-3dBそのDC値の0.707倍であり、その位相は例示的に-45°である。プリアンプ306によって利得に一致するように調整された後の第2のアクチュエータ311の利得は-3dBその高周波数値の0.707倍であり、その位相は例示的に45°である。クロスオーバ周波数において第1及び第2のアクチュエータ310、311の結果として生じる利得は、1.0であり位相角度は0度である。第1及び第2のアクチュエータ310、311の組合せによる利得は、クロスオーバ領域615において、約1.0に維持されるため、第1及び第2のアクチュエータ310、311は実質的に単一ユニットとして機能する。前述したように、ハイパス周波数フィルタ401及びローパス周波数フィルタ402の時定数が一致しない場合は、クロスオーバ領域615は円滑でなくなり、バンプ又はディップが生じる可能性がある。例えば、本実施例において、クロスオーバ周波数すなわち、クロスオーバ点614における周波数が500Hzよりも大きく、かつハイパス周波数フィルタ401及びローパス周波数フィルタ402のそれぞれの-3dB点が同じ周波数でない場合は、第1及び第2のアクチュエータ310、311の伸長の合計は1.0よりも大きくなり、クロスオーバ領域615にバンプが生じる可能性がある。例示目的のために、クロスオーバ点614が第2のアクチュエータの-2dBの利得に一致するように、グラフ606が移動されると仮定する場合、第1及び第2のアクチュエータ310、311の組み合わされた利得はクロスオーバ領域615にわたって平坦ではなくなり、クロスオーバ領域615内にバンプが生じる可能性がある。それに対して、本実施例において、クロスオーバ周波数すなわち、クロスオーバ点614における周波数が500Hzよりも大きく、かつハイパス周波数フィルタ401及びローパス周波数フィルタ402の-3dB点が同じ周波数でない場合は、第1及び第2のアクチュエータ310、311の伸長の合計は1.0よりも小さくなり、クロスオーバ領域615にディップが生じる可能性がある。例示目的のために、クロスオーバ点614が第2のアクチュエータの-4dBの利得に一致するように、グラフ606が移動されると仮定する場合、第1及び第2のアクチュエータ310、311の組み合わされた利得はクロスオーバ領域615にわたって平坦ではなくなり、クロスオーバ領域615内にディップが生じる可能性がある。クロスオーバ領域615の中にバンプ又はディップが存在するというシナリオは、第1及び第2のアクチュエータ310、311の組み合わされた可動域が1.0に等しくない、またAFM300の応答が線形ではないため、避ける必要がある。このことは、AFM300による測定誤差が結果として発生する可能性があることは、理解されるべきである。この開示内容に照らして、AFM用の種々の装置及びそのための駆動回路が、本教義に沿って様々な構成の中でまた様々な部品を用いて実現されることができることに注意されたい。さらに、種々の部品、構造体及びパラメータが、単に例示するため及び実施例を示すために含まれるが、本願を何ら限定するつもりはない。この開示内容に鑑みて、当業者は、添付された請求項の範囲の中で、自身の応用及び必要な部品、材料、構造体及びこれらの応用を実現するための機器を判断するために本教義を実行することができる。"