掃描探針顯微的控制和技術

具有接觸、輕敲、相移成像、抬升等多種模式的掃描探針顯微鏡是一種綜合的原子力顯微鏡.摩擦顯微鏡.掃描隧道顯微鏡.磁力顯微鏡和靜電鏡組成的設備，能被測得的樣品的表面特征，例如形態.粘彈.摩擦，吸附力，磁性/電場等。

利用掃描探針顯微鏡可以實時獲取樣品表面實空間的三維圖像。它不僅能適應周期結構的表面探測，而且能適應真空、大氣、常溫、常壓等條件，還能用于非周期性表面結構的探測。樣品甚至可以浸入液體，無需特殊的樣品制備技術，此外，其理論橫向分辨率可以達到0.1nm，而縱向分辨率則可以達到0.01nm，這種方法可以得到物質表面的原子晶格圖象，這是除場離子顯微鏡和高分辨率透射電子顯微鏡之外，第三種可以在原子尺度上觀察物質結構的顯微鏡。

簡介掃描探針顯微控制技術：

1.MIMO控制：顯微鏡控制器要求對水平掃描和垂直定位進行控制。橫向平面x軸的高速運動引起軸向振動，而橫向快速掃描將導致試樣與試樣產生垂直振動。耦合性造成的定位誤差嚴重影響SPM的成像質量，甚至破壞探頭和掃描樣品。

2.水平方向控制：水平方向控制使探頭能夠通過控制壓電驅動器對樣品表面進行重復光柵掃描，也就是說，在X軸上反復快速地跟蹤三角波軌跡，并在Y軸上對斜率軌跡進行相對緩慢的跟蹤。通過橫向控制，SPM探頭可以快速、準確地跟蹤樣品表面的掃描軌跡，從而達到SPM的高速掃描精度和掃描速度。

3.垂直方向控制：顯微鏡的垂直方向由壓電驅動器控制，以控制探頭與樣品表面的距離，從而使探頭與樣品表面之間的物理相互作用穩定(或者，探針與試樣表面的距離保持穩定)。垂向精度直接影響SPM和納米加工的成像精度，定位速度影響SPM成像速度。