JP3244021B2 - Scanning probe microscope - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、走査型プローブ顕
微鏡に関し、特に複数の測定モードを有する走査型プロ
ーブ顕微鏡に関する。The present invention relates to a scanning probe microscope, and more particularly, to a scanning probe microscope having a plurality of measurement modes.
【0002】[0002]
【従来の技術】微細な表面形状の分析を行う装置とし
て、プローブと試料表面との間に流れるトンネル電流を
用いる走査型トンネル顕微鏡(STM)や、プローブと
試料表面間に働く原子間力を測定する原子間力顕微鏡
(AFM)等の走査型プローブ顕微鏡が知られている。2. Description of the Related Art A scanning tunneling microscope (STM) using a tunnel current flowing between a probe and a sample surface, and an atomic force acting between a probe and a sample surface are measured as a device for analyzing a fine surface shape. A scanning probe microscope such as an atomic force microscope (AFM) is known.
【0003】走査型トンネル顕微鏡(STM)は、探針
を試料表面に近づけて探針または試料を3次元方向に移
動可能とし、探針を試料表面との間に流れるトンネル電
流が一定となるように試料表面と探針との間をサブナノ
メータオーダーで制御することによって、原子レベルの
分解能で3次元形状を測定し、物質表面の原子配列の観
察や、物質表面の表面形状の観察を行うものである。ま
た、原子間力顕微鏡(AFM)は、探針および探針を支
持するカンチレバーと、このカンチレバーの曲がりを検
出する変位測定系とを備え、探針と試料との間の原子間
力(引力または斥力)を検出し、この原子間力が一定と
なるように制御することによって、試料表面の形状を観
察するものであり、生物,有機分子,絶縁物等の非導電
物質の観察を行うことができる顕微鏡である。[0003] A scanning tunneling microscope (STM) allows a probe or a sample to move in a three-dimensional direction by moving a probe close to a sample surface so that a tunnel current flowing between the probe and the sample surface is constant. By controlling the distance between the sample surface and the probe on the order of sub-nanometers, the three-dimensional shape is measured with atomic-level resolution, and the atomic arrangement on the material surface and the surface shape of the material surface are observed. It is. An atomic force microscope (AFM) includes a probe, a cantilever that supports the probe, and a displacement measurement system that detects the bending of the cantilever. An atomic force (attraction or attraction) between the probe and the sample is provided. (Repulsive force) is detected and controlled to keep this interatomic force constant, thereby observing the shape of the sample surface. It is possible to observe non-conductive substances such as organisms, organic molecules, and insulators. A microscope that can do it.
【0004】走査型プローブ顕微鏡は複数の測定モード
を備え、例えば、原子間力顕微鏡は、コンタクトモー
ド、コンスタントハイトモード、ノンコンタクトモード
(共振モード)、ダイナミックモード等の各種の測定モ
ードを備えている。コンタクトモードはカンチレバーと
試料との間に働く斥力が一定となるようにフィードバッ
ク制御を行いながら試料表面を走査し、フィードバック
量から高さを測定するモードであり、コンスタントハイ
トモードはカンチレバーの高さを一定に保ちながら試料
表面を走査し、カンチレバーのたわみ量から高さを測定
するモードであり、ノンコンタクトモードは共振点付近
で振動しているカンチレバーと試料との間に働く引力が
一定となるようにフィードバック制御を行いながら試料
表面を走査し、フィードバック量から高さを測定するモ
ードであり、ダイナミックモードは共振点付近で振動し
ているカンチレバーと試料との間に働く斥力が一定とな
るようにフィードバック制御を行いながら試料表面を走
査し、フィードバック量から高さを測定するモードであ
る。上記測定モードは、測定試料の特性や測定目的に応
じて選択され、測定モードに対応した信号特性の検出信
号が出力される。従来の走査型プローブ顕微鏡では、検
出器から出力される検出信号を信号検出用のプリアンプ
で増幅した後、信号処理部において信号処理を行い、デ
ータ測定やフィードバック制御を行う。A scanning probe microscope has a plurality of measurement modes. For example, an atomic force microscope has various measurement modes such as a contact mode, a constant height mode, a non-contact mode (resonance mode), and a dynamic mode. . The contact mode is a mode in which the surface of the sample is scanned while performing feedback control so that the repulsive force acting between the cantilever and the sample becomes constant, and the height is measured from the feedback amount.The constant height mode is a mode in which the height of the cantilever is measured. This mode scans the sample surface while keeping it constant and measures the height from the amount of deflection of the cantilever.The non-contact mode ensures that the attractive force between the cantilever vibrating near the resonance point and the sample is constant. In this mode, the height is measured from the amount of feedback by scanning the sample surface while performing feedback control.Dynamic mode is used to maintain a constant repulsion between the cantilever vibrating near the resonance point and the sample. Scans the sample surface while performing feedback control, and measures the height from the amount of feedback. It is a mode for. The measurement mode is selected according to the characteristics of the measurement sample or the measurement purpose, and a detection signal having a signal characteristic corresponding to the measurement mode is output. In a conventional scanning probe microscope, after a detection signal output from a detector is amplified by a preamplifier for signal detection, signal processing is performed in a signal processing unit to perform data measurement and feedback control.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】走査型プローブ顕微鏡
の検出器出力は、測定モードに応じた信号特性を有して
いる。例えば、原子間力顕微鏡において、コンタクトモ
ードで検出される検出信号は、信号強度が比較的大き
く、検出信号変化と試料表面の凹凸との比率が線形(リ
ニア)な信号特性であり、また、ノンコンタクトモード
(共振モード)で検出される検出信号は、信号強度が小
さく、検出信号変化は試料表面の凹凸変化に対して大き
く、感度が高い信号特性を有している。The output of the detector of the scanning probe microscope has a signal characteristic corresponding to the measurement mode. For example, in an atomic force microscope, a detection signal detected in the contact mode has a relatively large signal intensity, and has a linear (linear) signal characteristic in which the ratio between the change in the detection signal and the unevenness of the sample surface is linear. The detection signal detected in the contact mode (resonance mode) has a small signal intensity, a change in the detection signal is large with respect to a change in unevenness on the sample surface, and has a signal characteristic with high sensitivity.
【0006】従来の走査型プローブ顕微鏡は、このよう
な異なる測定モードで検出される検出信号を一つの信号
検出用のプリアンプで信号増幅し、各測定モードに対応
した信号領域の抽出は後段の信号処理部で行っている。
しかしながら、信号検出用のプリアンプは回路固有の信
号増幅特性を有しており、全ての測定モードの検出信号
に対して最適な信号増幅を行うことは困難である。その
ため、従来の走査型プローブ顕微鏡は、測定モードによ
っては、信号処理において最適なS/N比や応答性やダ
イナミックレンジ等が得られず、最適な測定が望めない
という問題点がある。The conventional scanning probe microscope amplifies the detection signals detected in such different measurement modes by a single signal detection preamplifier, and extracts a signal area corresponding to each measurement mode at a subsequent stage. The processing is being performed.
However, the signal detection preamplifier has signal amplification characteristics unique to the circuit, and it is difficult to perform optimal signal amplification for the detection signals in all measurement modes. For this reason, the conventional scanning probe microscope has a problem that an optimum S / N ratio, a response, a dynamic range, and the like cannot be obtained in signal processing depending on a measurement mode, so that an optimum measurement cannot be expected.
【0007】図5は走査型プローブ顕微鏡の検出器出力
の出力例を説明するための図である。図5中の信号a
は、信号強度が小さく、検出信号変化が試料表面の凹凸
変化に対して大きい信号特性例であり、ノンコンタクト
モード(共振モード)の検出信号に対応し、また、図5
中の信号bは、信号強度が比較的大きく、検出信号変化
と試料表面の凹凸との比率が線形(リニア)な信号特性
例であり、コンタクトモードに対応している。FIG. 5 is a diagram for explaining an output example of a detector output of the scanning probe microscope. Signal a in FIG.
FIG. 5 shows an example of signal characteristics in which the signal intensity is small and the change in the detection signal is large with respect to the change in the unevenness of the sample surface, which corresponds to the detection signal in the non-contact mode (resonance mode).
The signal b in the middle is an example of signal characteristics in which the signal intensity is relatively large and the ratio between the change in the detection signal and the unevenness on the sample surface is linear, and corresponds to the contact mode.
【0008】図6,7は検出信号の信号増幅例を説明す
るための図である。図6中の信号Aは、線形増幅特性を
有する比例増幅器によって図5中の検出信号aを信号増
幅した出力例であり、出力振幅は大きくなる。そのた
め、この増幅信号を用いてフィードバック定数を設定し
て制御を行うと、オーバーシュートおよびアンダーシュ
ートを繰り返すことになる。このオーバーシュートある
いはアンダーシュートは、カンチレバー先端や試料を損
傷したり、測定結果の再現性を悪化させる原因となる。FIGS. 6 and 7 are diagrams for explaining an example of signal amplification of a detection signal. The signal A in FIG. 6 is an output example in which the detection signal a in FIG. 5 is amplified by a proportional amplifier having a linear amplification characteristic, and the output amplitude increases. Therefore, if control is performed by setting a feedback constant using this amplified signal, overshoot and undershoot will be repeated. This overshoot or undershoot may cause damage to the tip of the cantilever or the sample or deteriorate the reproducibility of the measurement result.
【0009】また、図7中の信号Bは、対数増幅特性を
有する対数増幅器によって図5中の検出信号bを信号増
幅した出力例であり、その出力の振幅は小さくなる。そ
のため、この増幅信号を用いて設定されるフィードバッ
ク定数で制御を行うと、信号領域が劣化し、得られる画
像データぼやけたものとなる。A signal B in FIG. 7 is an example of an output obtained by amplifying the detection signal b in FIG. 5 by a logarithmic amplifier having a logarithmic amplification characteristic, and the amplitude of the output is small. Therefore, if control is performed using a feedback constant set using this amplified signal, the signal area is degraded, and the obtained image data becomes blurred.
【0010】そこで、本発明は前記した従来の走査型プ
ローブ顕微鏡の持つ問題点を解決し、測定モードにかか
わらず最適な測定を行うことができる走査型プローブ顕
微鏡を提供することを目的とする。Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional scanning probe microscope and to provide a scanning probe microscope capable of performing optimum measurement regardless of the measurement mode.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明の走査型プローブ
顕微鏡は、検出器から得られる検出信号の増幅を測定モ
ードに応じて行うことによって、測定モードによらず最
適な測定を行うものである。本発明の走査型プローブ顕
微鏡は、測定モードに応じた検出信号の増幅を行うため
に、複数の測定モードを有する測定型プローブ顕微鏡に
おいて、複数の信号増幅特性を有する検出信号増幅部
と、検出処理増幅部の増幅信号を入力する信号処理部を
備えた構成とし、検出信号増幅部による信号増幅を測定
モードに応じた信号増幅特性で行うものである。The scanning probe microscope of the present invention performs an optimum measurement irrespective of the measurement mode by amplifying the detection signal obtained from the detector in accordance with the measurement mode. . The scanning probe microscope of the present invention is a measuring probe microscope having a plurality of measurement modes, in order to amplify a detection signal according to a measurement mode, a detection signal amplification unit having a plurality of signal amplification characteristics, a detection process A signal processing unit for inputting an amplified signal of the amplifying unit is provided, and signal amplification by the detection signal amplifying unit is performed with signal amplification characteristics according to the measurement mode.
【0012】検出信号増幅部が有する複数の信号増幅特
性は、走査型プローブ顕微鏡が有する複数の測定モード
に対応し、該測定モードで得られる検出信号特性に応じ
て最適に増幅を行う信号増幅特性である。この検出信号
増幅部は、測定モードに対応した信号増幅特性の増幅器
を複数個備え、これらの増幅器を測定モードに応じて選
択し切り換える第1の実施態様の構成や、信号増幅特性
が変更可能な増幅器を備え、この増幅器の信号増幅特性
を測定モードに応じて変更する第2の実施態様の構成と
することができる。A plurality of signal amplification characteristics of the detection signal amplifier correspond to a plurality of measurement modes of the scanning probe microscope, and a signal amplification characteristic for optimally amplifying according to a detection signal characteristic obtained in the measurement mode. It is. The detection signal amplification unit includes a plurality of amplifiers having signal amplification characteristics corresponding to the measurement mode, and the configuration of the first embodiment in which these amplifiers are selected and switched according to the measurement mode, and the signal amplification characteristics can be changed. The configuration according to the second embodiment may include an amplifier and change the signal amplification characteristic of the amplifier according to the measurement mode.
【0013】また、第3の実施態様は、複数個の増幅器
を備える検出信号増幅部において、比例増幅器と対数増
幅器を備え、測定モードに応じて比例増幅器と対数増幅
器を切り換えて信号処理部に増幅信号を送るものであ
る。なお、比例増幅器は入力信号に対して線形の増幅特
性で信号増幅を行う増幅器であり、対数増幅器は入力信
号に対して対数の増幅特性で信号増幅を行う増幅器であ
る。In a third embodiment, a detection signal amplifying section having a plurality of amplifiers includes a proportional amplifier and a logarithmic amplifier, and switches between the proportional amplifier and the logarithmic amplifier according to a measurement mode to amplify the signal to a signal processing section. It sends a signal. Note that the proportional amplifier is an amplifier that amplifies a signal with a linear amplification characteristic with respect to an input signal, and the logarithmic amplifier is an amplifier that amplifies a signal with a logarithmic amplification characteristic with respect to an input signal.
【0014】第4の実施態様は、原子間力顕微鏡のコン
タクトモードにおいて、検出信号増幅部は比例増幅器を
用いることによって鮮明な画像データを得るものであ
り、第5の実施態様は、原子間力顕微鏡のノンコンタク
トモード(共振モード)において、検出信号増幅部は対
数増幅器を用いることによって安定で再現性が良くダイ
ナミックレンジの広い測定データを得るものである。According to a fourth embodiment, in a contact mode of an atomic force microscope, a detection signal amplifying section obtains clear image data by using a proportional amplifier. A fifth embodiment is directed to an atomic force microscope. In the non-contact mode (resonance mode) of the microscope, the detection signal amplifying section uses a logarithmic amplifier to obtain measurement data that is stable, has good reproducibility, and has a wide dynamic range.
【0015】本発明の走査型プローブ顕微鏡によれば、
検出信号増幅部は走査型プローブ顕微鏡の測定モードに
応じて増幅器の信号増幅特性を設定する。この信号増幅
特性の設定は、複数の増幅器の中から測定モードに適し
た信号増幅特性の増幅器の選択し切り換える動作や、あ
るいは可変増幅器の信号増幅特性を測定モードに応じて
変更する動作によって行うことができる。検出器で検出
された検出信号は、検出信号増幅部において測定モード
に対応した最適な信号増幅特性で増幅され、その後、信
号処理部で信号処理され、フィードバック制御や測定が
行われる。According to the scanning probe microscope of the present invention,
The detection signal amplification unit sets the signal amplification characteristics of the amplifier according to the measurement mode of the scanning probe microscope. The setting of the signal amplification characteristic is performed by an operation of selecting and switching an amplifier having a signal amplification characteristic suitable for the measurement mode from among a plurality of amplifiers, or an operation of changing the signal amplification characteristic of the variable amplifier according to the measurement mode. Can be. The detection signal detected by the detector is amplified by a detection signal amplification unit with an optimal signal amplification characteristic corresponding to the measurement mode, and then processed by a signal processing unit to perform feedback control and measurement.
【0016】本発明の走査型プローブ顕微鏡によれば、
測定モードに対応した信号増幅特性で検出信号の信号増
幅を行うことができるため、オーバーシュートやアンダ
ーシュートによるカンチレバー先端や試料の損傷や再現
性の悪化を防止することができ、また、信号領域が劣化
を防止して鮮明な画像データを得ることができる。According to the scanning probe microscope of the present invention,
Since the signal amplification of the detection signal can be performed with the signal amplification characteristics corresponding to the measurement mode, damage to the tip of the cantilever and the sample due to overshoot and undershoot and deterioration of reproducibility can be prevented. Deterioration can be prevented and clear image data can be obtained.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。本発明の実施の形態の構
成例について、図1の本発明の走査型プローブ顕微鏡の
実施形態を説明する概略ブロック線図を用いて説明す
る。なお、図1に示す構成は、走査型プローブ顕微鏡を
概括的に示しており、走査型トンネル顕微鏡や原子間力
顕微鏡や水平力摩擦力顕微鏡に適用することができる。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. A configuration example of an embodiment of the present invention will be described with reference to a schematic block diagram illustrating an embodiment of the scanning probe microscope of the present invention in FIG. The configuration shown in FIG. 1 schematically shows a scanning probe microscope, and can be applied to a scanning tunnel microscope, an atomic force microscope, and a horizontal force friction microscope.
【0018】図1において、走査型プローブ顕微鏡1
は、試料表面を測定する検出器2と、検出器2から得ら
れる検出信号を信号増幅する検出信号増幅部3と、測定
データやフィードバック制御のための制御信号を求める
等の各種信号処理を行う信号処理部4と、試料あるいは
プローブ部を移動して走査を行う走査部5と、走査部5
をフィードバック制御するためのフィードバック制御部
6と、測定データ等の表示を行う表示部7と、検出信号
増幅部3,信号処理部4,フィードバック制御部6,お
よび表示部7等を制御する制御部10を備える。In FIG. 1, a scanning probe microscope 1
Performs various signal processing such as a detector 2 for measuring a sample surface, a detection signal amplifying unit 3 for amplifying a detection signal obtained from the detector 2, and a control signal for measurement data and feedback control. A signal processing unit 4, a scanning unit 5 for scanning by moving a sample or a probe unit, and a scanning unit 5
Control section 6 for performing feedback control on the display, a display section 7 for displaying measurement data and the like, a detection signal amplifying section 3, a signal processing section 4, a feedback control section 6, and a control section for controlling the display section 7 and the like. 10 is provided.
【0019】走査型プローブ顕微鏡1は複数の測定モー
ドによる測定が可能な構成であり、制御部10は複数測
定モードの中から選択された測定モードに対応するパラ
メータの設定や、測定モードに対応する制御指令を出力
する。なお、図1に示す構成は、通常の走査型プローブ
顕微鏡とほぼ同様の構成であるため、以下では、測定モ
ードに応じて信号増幅特性を設定するための構成につて
説明し、その他の通常の走査型プローブ顕微鏡と共通す
る構成および動作については説明を省略する。The scanning probe microscope 1 has a configuration capable of performing measurement in a plurality of measurement modes, and the control unit 10 sets parameters corresponding to the measurement mode selected from the plurality of measurement modes, and responds to the measurement mode. Outputs control commands. Since the configuration shown in FIG. 1 is almost the same as that of a normal scanning probe microscope, a configuration for setting a signal amplification characteristic according to a measurement mode will be described below. The description of the configuration and operation common to the scanning probe microscope is omitted.
【0020】図1に示す走査型プローブ顕微鏡1は、検
出信号増幅部3の第1の構成例を示している。第1の構
成例の検出信号増幅部3は、選択し切り換え可能に構成
された複数個の増幅器を備えた構成である。図1は、比
例増幅器31と対数増幅器32の2つの信号増幅特性が
異なる増幅器を備え、両増幅器31,32を切り換え部
33で選択し切り換える構成を示している。切り換え部
33は、制御部10からの制御指令(切り換え信号)に
よって比例増幅器31と対数増幅器32の何れかを選択
し、検出器2と信号処理部4との間の接続切り換えを行
う。この切り換えによって、検出器2で検出された検出
信号は、比例増幅器31による線形増幅あるいは対数増
幅器32による対数増幅され、信号処理部4に送られ
る。ここで、制御部4から検出信号増幅部4に送られる
制御指令(切り換え信号)は、測定モードに対応して出
力される。これによって、走査型プローブ顕微鏡の測定
モードに応じて、検出信号増幅部3における信号増幅特
性を切り換えることができる。The scanning probe microscope 1 shown in FIG. 1 shows a first configuration example of the detection signal amplification unit 3. The detection signal amplifying unit 3 of the first configuration example has a configuration including a plurality of amplifiers configured to be selectable and switchable. FIG. 1 shows a configuration in which two amplifiers having different signal amplification characteristics, that is, a proportional amplifier 31 and a logarithmic amplifier 32, are provided, and both amplifiers 31 and 32 are selected and switched by a switching unit 33. The switching unit 33 selects one of the proportional amplifier 31 and the logarithmic amplifier 32 according to a control command (switching signal) from the control unit 10 and switches the connection between the detector 2 and the signal processing unit 4. By this switching, the detection signal detected by the detector 2 is linearly amplified by the proportional amplifier 31 or logarithmically amplified by the logarithmic amplifier 32 and sent to the signal processing unit 4. Here, the control command (switching signal) sent from the control unit 4 to the detection signal amplification unit 4 is output according to the measurement mode. Thus, the signal amplification characteristics of the detection signal amplifier 3 can be switched according to the measurement mode of the scanning probe microscope.
【0021】図2,3は検出信号の信号増幅例を説明す
るための図である。ここで、前記図5に示す検出器出力
の出力例を用いて説明する。図5中の検出信号aは、信
号強度が小さく、検出信号変化が試料表面の凹凸変化に
対して大きい信号特性例であり、図5中の信号bは、信
号強度が比較的大きく、検出信号変化と試料表面の凹凸
との比率が線形(リニア)な信号特性例であり、それぞ
れ、ノンコンタクトモード(共振モード)およびコンタ
クトモードの検出信号に対応している。FIGS. 2 and 3 are diagrams for explaining an example of signal amplification of a detection signal. Here, a description will be given using the output example of the detector output shown in FIG. The detection signal a in FIG. 5 is a signal characteristic example in which the signal intensity is small and the detection signal change is large with respect to the unevenness of the sample surface. The signal b in FIG. This is an example of signal characteristics in which the ratio between the change and the unevenness of the sample surface is linear, and corresponds to the detection signals in the non-contact mode (resonant mode) and the contact mode, respectively.
【0022】図2は、図5中の検出信号aを対数増幅す
る場合であり、信号強度が小さく、信号変化が大きな検
出信号に対して対数増幅を行うことによって増幅信号
A’を得ることができ、前記図6に示したような信号処
理のレンジをオーバーするといった問題点を解消するこ
とができ、最適な信号増幅を行うことができる。なお、
増幅率は、測定パラメータにより設定することができ
る。FIG. 2 shows a case where the detection signal a in FIG. 5 is logarithmically amplified. The amplified signal A 'can be obtained by performing logarithmic amplification on a detection signal having a small signal intensity and a large signal change. Thus, the problem of exceeding the range of signal processing as shown in FIG. 6 can be solved, and optimal signal amplification can be performed. In addition,
The amplification factor can be set by a measurement parameter.
【0023】また、図3は、図5中の検出信号bを比例
増幅する場合であり、信号強度が大きく検出信号変化と
試料表面の凹凸との比率が線形(リニア)な検出信号に
対して比例増幅を行うことによって、前記図7に示した
ような信号領域の劣化を解消することができ、最適な信
号増幅を行うことができる。このとき、制御部10は、
ノンコンタクトモード(共振モード)に対して対数増幅
器32を選択し、コンタクトモードに対して比例増幅器
31を選択するよう設定しておくと、走査型プローブ顕
微鏡が行う測定モードに対応して、検出信号増幅部3の
比例増幅器31あるいは対数増幅器32が選択され、こ
れによって最適な信号増幅を行う。FIG. 3 shows a case in which the detection signal b in FIG. 5 is proportionally amplified. The detection signal b has a large signal intensity and has a linear ratio between the detection signal change and the unevenness of the sample surface. By performing the proportional amplification, the deterioration of the signal area as shown in FIG. 7 can be eliminated, and the optimum signal amplification can be performed. At this time, the control unit 10
If the logarithmic amplifier 32 is selected for the non-contact mode (resonant mode) and the proportional amplifier 31 is selected for the contact mode, the detection signal is set corresponding to the measurement mode performed by the scanning probe microscope. The proportional amplifier 31 or the logarithmic amplifier 32 of the amplifying unit 3 is selected, thereby performing an optimal signal amplification.
【0024】次に、図4に示す走査型プローブ顕微鏡1
は、検出信号増幅部3の第2の構成例を示している。第
2の構成例の検出信号増幅部3は、信号増幅特性を変更
することができる可変増幅器を備えた構成である。図4
の構成例は、検出信号増幅部3の構成の点でのみ前記図
1に示す構成例と異なるため、ここでは検出信号増幅部
3の構成についてのみ説明する。Next, the scanning probe microscope 1 shown in FIG.
Shows a second configuration example of the detection signal amplification unit 3. The detection signal amplification section 3 of the second configuration example has a configuration including a variable amplifier that can change the signal amplification characteristics. FIG.
1 is different from the configuration example shown in FIG. 1 only in the configuration of the detection signal amplifying unit 3, and therefore, only the configuration of the detection signal amplifying unit 3 will be described here.
【0025】検出信号増幅部3は、信号増幅特性を変更
することができる可変増幅器34を備え、制御部4から
の制御指令(変更信号)によって信号増幅特性の変更を
行う。この信号増幅特性の変更によって、検出器2で検
出された検出信号は、可変増幅器34により所定の増幅
特性で信号増幅され、信号処理部4に送られる。ここ
で、制御部4から検出信号増幅部4に送られる制御指令
(変更信号)は、測定モードに対応して出力される。こ
れによって、走査型プローブ顕微鏡の測定モードに応じ
て、検出信号増幅部3における信号増幅特性を切り換え
ることができる。The detection signal amplifying unit 3 includes a variable amplifier 34 capable of changing the signal amplification characteristics, and changes the signal amplification characteristics in accordance with a control command (change signal) from the control unit 4. Due to the change in the signal amplification characteristic, the detection signal detected by the detector 2 is amplified by the variable amplifier 34 with a predetermined amplification characteristic, and sent to the signal processing unit 4. Here, the control command (change signal) sent from the control unit 4 to the detection signal amplification unit 4 is output according to the measurement mode. Thus, the signal amplification characteristics of the detection signal amplifier 3 can be switched according to the measurement mode of the scanning probe microscope.
【0026】前記実施形態では、信号増幅特性として、
比例増幅および対数増幅の場合を示しているが、その他
の特性とすることもできる。In the above embodiment, the signal amplification characteristics include:
Although the case of proportional amplification and logarithmic amplification are shown, other characteristics may be used.
【0027】[0027]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の走査型プ
ローブ顕微鏡によれば、測定モードにかかわらず最適な
測定を行うことができる。As described above, according to the scanning probe microscope of the present invention, optimum measurement can be performed regardless of the measurement mode.
【図1】本発明の走査型プローブ顕微鏡の第1の実施形
態を説明する概略ブロック線図である。FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating a scanning probe microscope according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の走査型プローブ顕微鏡による検出信号
の信号増幅例を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining an example of signal amplification of a detection signal by the scanning probe microscope of the present invention.
【図3】本発明の走査型プローブ顕微鏡による検出信号
の信号増幅例を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining an example of signal amplification of a detection signal by the scanning probe microscope of the present invention.
【図4】本発明の走査型プローブ顕微鏡の第2の実施形
態を説明する概略ブロック線図である。FIG. 4 is a schematic block diagram illustrating a scanning probe microscope according to a second embodiment of the present invention.
【図5】走査型プローブ顕微鏡の検出器出力の出力例を
説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining an output example of a detector output of the scanning probe microscope.
【図6】従来の走査型プローブ顕微鏡による検出信号の
信号増幅例を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining an example of signal amplification of a detection signal by a conventional scanning probe microscope.
【図7】従来の走査型プローブ顕微鏡による検出信号の
信号増幅例を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining an example of signal amplification of a detection signal by a conventional scanning probe microscope.
1…走査型プローブ顕微鏡、2…検出器、3…検出信号
増幅部、4…信号処理部、5…走査部、6…フィードバ
ック制御部、7…表示装置、10…制御部、31…比例
増幅器、32…対数増幅器、33…切り換え部、34…
可変増幅器。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Scanning probe microscope, 2 ... Detector, 3 ... Detection signal amplifying part, 4 ... Signal processing part, 5 ... Scanning part, 6 ... Feedback control part, 7 ... Display device, 10 ... Control part, 31 ... Proportional amplifier .. 32 logarithmic amplifier 33 switching unit 34
Variable amplifier.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 13/10 - 13/24 JICSTファイル(JOIS)────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 13/10-13/24 JICST file (JOIS)
Claims (1)
ブ顕微鏡において、検出信号増幅部と当該検出信号増幅
部の増幅信号を信号処理する信号処理部を備え、 前記検出信号増幅部は、前記複数の測定モードに応じ
て、信号強度が小さく、信号変化が試料表面の凹凸変化
に対して大きな検出信号に対して対数増幅し、信号強度
が大きく、信号変化と試料表面の凹凸との比率が線形な
信号に対して比例増幅することを特徴とする、走査型プ
ローブ顕微鏡。1. A scanning probe microscope having a plurality of measurement modes, comprising: a detection signal amplifying section; and a signal processing section for performing signal processing on an amplified signal of the detection signal amplifying section, wherein the detection signal amplifying section includes the plurality of detection signal amplifying sections. Depending on the measurement mode, the signal intensity is small, the signal change is logarithmically amplified for the detection signal that is large in response to the unevenness of the sample surface, the signal intensity is large, and the ratio between the signal change and the unevenness of the sample surface is linear A scanning probe microscope characterized by proportionally amplifying a signal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15359197A JP3244021B2 (en) | 1997-06-11 | 1997-06-11 | Scanning probe microscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15359197A JP3244021B2 (en) | 1997-06-11 | 1997-06-11 | Scanning probe microscope |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH112637A JPH112637A (en) | 1999-01-06 |
| JP3244021B2 true JP3244021B2 (en) | 2002-01-07 |
Family
ID=15565847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15359197A Expired - Lifetime JP3244021B2 (en) | 1997-06-11 | 1997-06-11 | Scanning probe microscope |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3244021B2 (en) |
Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN112362954B (en) * | 2020-09-11 | 2023-12-22 | 嘉庚创新实验室 | Micro-current automatic detection system based on pico-ampere-level double-channel amplifier |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2730673B2 (en) | 1995-12-06 | 1998-03-25 | 工業技術院長 | Method and apparatus for measuring physical properties using cantilever for introducing ultrasonic waves |
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1997
- 1997-06-11 JP JP15359197A patent/JP3244021B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2730673B2 (en) | 1995-12-06 | 1998-03-25 | 工業技術院長 | Method and apparatus for measuring physical properties using cantilever for introducing ultrasonic waves |
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| JPH112637A (en) | 1999-01-06 |
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