СИСТЕМА ОБНАРУЖЕНИЯ ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ЗОНДА

1. Система обнаружения для использования со сканирующим зондовым микроскопом, причем система содержит:
источник света, чтобы создать луч для подсветки колебательного зонда, который периодически приближается к поверхности образца, причем зонд содержит кантилевер с основанием и свободными концами, причем свободный конец поддерживает острую иглу;
интерферометр, выполненный с возможностью обнаружения разности хода между отраженным от зонда светом и опорным лучом высоты, и вывода сигнала высоты, указывающего эту разность хода; и
устройство обработки сигнала, выполненное с возможностью отслеживания сигнала высоты и извлечения данных из положения в пределах каждого цикла колебаний, который удовлетворяет заданным критериям измерения, причем извлеченные данные используются для получения измерения для каждого цикла колебаний, которое указывает высоту зонда.
2. Система обнаружения по п.1, причем положение в пределах каждого цикла находится в экстремальной разности хода.
3. Система обнаружения по п.1, причем положение в пределах каждого цикла представляет собой минимальную степень изменения разности хода.
4. Система обнаружения по пп.1, 2 или 3, причем извлеченные данные используются для построения изображения поверхности образца.
5. Система обнаружения по пп.1, 2 или 3, причем измерение указывает на свойства материала образца.
6. Система обнаружения по пп.1, 2 или 3, причем частота, с которой дискретизируется сигнал высоты, по меньшей мере в 10 раз выше частоты колебаний зонда.
7. Система обнаружения по п.6, причем частота, с которой дискретизируется сигнал высоты, по меньшей мере в 100 раз выше частоты колебаний зонда.
8. Система обнаружения по пп.1, 2 или 3, причем сигнал высоты имеет ширину полосы пропускания больше частоты колебаний зонда.
9. Система обнаружения по пп.1, 2 или 3, причем устройство обработки сигналов также выполнено с возможностью извлечения из сигнала высоты сигнала обратной связи для использования при возврате зонда к заданной средней высоте над поверхностью.
10. Система обнаружения по п.9, причем сигнал обратной связи основан на амплитуде, фазе или частоте колебаний зонда.
11. Система обнаружения по пп.1, 2 или 3, причем система включает в себя второй детектор, выполненный с возможностью приема компоненты света, отраженного от зонда.
12. Система обнаружения по п.11, причем второй детектор выполнен с возможностью извлечения сигнала обратной связи из этой принятой компоненты.
13. Система обнаружения по п.11, причем система включает в себя светоделитель, выполненный с возможностью разделения света, отраженного от зонда, на две компоненты, одна из которых вводится в интерферометр, и вторая из которых вводится во второй детектор.
14. Система обнаружения по п.11, причем второй детектор представляет собой интерферометр, выполненный с возможностью обнаружения разности хода между светом, отраженным от зонда, и вторым опорным лучом высоты, и вывода второго сигнала высоты, указывающего эту разность хода, и причем это или второе устройство обработки сигналов выполнено с возможностью извлечения сигнала обратной связи из этого второго сигнала высоты, причем сигнал обратной связи основан на информации относительно амплитуды, фазы или частоты колебаний зонда.
15. Система обнаружения по п.9, причем второй детектор представляет собой детектор отклонения, выходной сигнал которого обрабатывается устройством обработки сигналов или вторым устройством обработки сигналов для извлечения сигнала обратной связи.
16. Система обнаружения по п.15, причем сигнал обратной связи основан на информации, относящейся к амплитуде, фазе или частоте колебаний зонда.
17. Система обнаружения по п.15, причем сигнал обратной связи основан на информации, относящейся к среднему отклонению зонда по множеству колебаний.
18. Система обнаружения по пп.1, 2 или 3, причем интерферометр представляет собой гомодинный интерферометр.
19. Система обнаружения по п.18, причем интерферометр включает в себя средство для создания пары интерферограмм с квадратурными фазами.
20. Система обнаружения по п.19, причем система включает в себя устройство счета интерференционных полос, выполненное с возможностью формирования выходного сигнала, зависящего от числа интерференционных полос, обнаруженных в каждой интерферограмме.
21. Система обнаружения по п.20, причем устройство счета интерференционных полос включает в себя устройство подразделения интерференционных полос.
22. Система обнаружения по п.19, причем средство для создания пары интерферограмм с квадратурными фазами представляет собой светоделитель с фазорасщепляющим покрытием.
23. Система обнаружения по п.1, причем интерферометр представляет собой гетеродинный интерферометр.
24. Система обнаружения по пп.1, 2 или 3, причем опорный луч высоты создается отражением от неподвижной опорной точки.
25. Система обнаружения по п.24, причем опорная точка имеет известное, но переменное, соотношение с положением образца.
26. Система обнаружения по п.24, причем опорная точка неподвижна относительно образца.
27. Система обнаружения по п.24, причем устройство обработки сигналов включает в себя FPGA.
28. Система обнаружения по п.24, причем устройство обработки сигналов включает в себя схему дискретизации и хранения.
29. Сканирующий зондовый микроскоп для формирования изображения образца в соответствии с взаимодействием между образцом и зондом, причем микроскоп содержит приводное средство, выполненное с возможностью обеспечения относительного перемещения между зондом и поверхностью образца, генератор колебаний для возбуждения колебаний зонда в направлении, по существу перпендикулярном поверхности образца, и систему обнаружения зонда по пп.1, 2 или 3.
-1
30. Сканирующий зондовый микроскоп по п.29, причем зонд включает в себя кантилеверный рычаг с коэффициентом жесткости в пределах от 0,5 до 2 Нм.
31. Сканирующий зондовый микроскоп по п.29, причем генератор колебаний выполнен с возможностью приведения зонда в изгибное перемещение.
32. Сканирующий зондовый микроскоп по п.29, причем игла смещена от продольной оси зонда, и генератор колебаний выполнен с возможностью приведения зонда в крутильное колебание вокруг его продольной оси.
33. Сканирующий зондовый микроскоп по п.32, причем зонд является T-образным.
34. Сканирующий зондовый микроскоп по п.32, причем игла смещена от продольной оси на расстояние по меньшей мере 3 мкм.
35. Сканирующий зондовый микроскоп для формирования изображения образца по п.29, причем
xy
z
приводное средство содержит -сканер, выполненный с возможностью обеспечения относительного перемещения между зондом и поверхностью образца в плоскости, по существу, параллельной поверхности образца, и -привод, выполненный с возможностью обеспечения относительного перемещения в направлении, по существу, перпендикулярном поверхности образца.
z
36. Сканирующий зондовый микроскоп по п.35, причем микроскоп также включает в себя систему с обратной связью, включающую в себя -привод, и который функционирует на основе информации, формируемой системой обнаружения.
z
37. Сканирующий зондовый микроскоп по п.36, причем -привод выполнен с возможностью перемещения основания зонда.
z
38. Сканирующий зондовый микроскоп по п.36, причем -привод включает в себя исполнительный механизм, интегрированный или частично интегрированный с зондом.
39. Сканирующий зондовый микроскоп по п.29, причем генератор колебаний представляет собой исполнительный механизм.