本發(fā)明涉及掃描探針顯微技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及開爾文探針的光路系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在微觀區(qū)域材料組分的分布以及材料的組分與性能之間的關(guān)系一直為人門所關(guān)注，光學(xué)顯微鏡、化學(xué)分析、x射線衍射等不能很好地將材料表面形貌特征與材料的組份對應(yīng)起來，很難獲得高的空間分辨率，電子顯微鏡具有很高的空間分辨率，但可能引起樣品輻射損傷和相變，因此，發(fā)展一種對組份偏聚敏感、具有高空間分辨率的常規(guī)分析方法，對于具有相分離結(jié)構(gòu)的材料的研究具有重要意義。由于掃描力顯微技術(shù)可以達到納米級的空間分辨率，在不同的工作模式下可以得到與樣品形貌結(jié)構(gòu)對應(yīng)的電學(xué)、磁學(xué)和力學(xué)等物理化學(xué)性能的信息，掃描開爾文探針顯微技術(shù)是用來測量樣品電子功函數(shù)差的掃描探針顯微技術(shù)，可以根據(jù)不同材料具有不同的電子功函數(shù)，從而在具有不同相分離結(jié)構(gòu)的樣品上獲得樣品表面的電勢差信息。
探針和樣品之間一般存在vanderwaals力、靜電力、電磁力、毛細吸引力以及探針和樣品的形變所產(chǎn)生的彈力。開爾文探針顯微技術(shù)在半接觸工作模式下采用二次掃描技術(shù)測量樣品表面形貌和表面電勢差信息。第一次掃描時，開爾文探針顯微探針在外界的激勵下產(chǎn)生周期性機械共振，在半接觸模式下測量所得到的樣品表面形貌信號被儲存起來，第二次掃描時，依據(jù)第一次測量儲存的形貌信號為基礎(chǔ)，把探針從原來位置提高到一定高度，典型的數(shù)值為5nm～50nm，沿著第一次測量的軌跡進行表面勢的測量。為提高第二次掃描測量的準確度，要努力提高第一次掃描前的外界激發(fā)能，獲得更準確的樣品表面信號并被貯存起來。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，在開爾文探針測試中引入光源能量，增加探針在外界激勵下產(chǎn)生的周期性機械共振，測量得到樣品的表面形貌信號。
本發(fā)明所采取的技術(shù)方案：
一種開爾文探針的光路系統(tǒng)，包括探針、電源、鎖相放大器、過濾器、單色發(fā)光器和非球面鏡，電源經(jīng)正弦波的過濾器后形成正弦波電壓信號，探針與過濾器電路和鎖相放大器電路連接，探針接觸式掃描待測量樣品，單色發(fā)光器設(shè)置在待測量的樣品的正上方，單色發(fā)光器的兩側(cè)設(shè)置相對的非球面鏡，將散射光轉(zhuǎn)化為平行光照射在樣品上。
所述的相對的非球面鏡連線過單色發(fā)光器形成固定相對位置，相對的非球面鏡環(huán)繞單色發(fā)光器在同一平面內(nèi)往復(fù)掃描式轉(zhuǎn)動。
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過在開爾文探針掃描測試中引入平行光束，使待測樣品表面光能量增強，增強開爾文探針在外界的激勵下產(chǎn)生周期性的機械共振，增強測量所得到的樣品表面形貌信號，提高精確度。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中：1-鎖相放大器；2-探針；3-樣品；4-非球面鏡；5-單色發(fā)光器；6-電源；7-過濾器。
具體實施方式
一種開爾文探針的光路系統(tǒng)，包括探針2、電源6、鎖相放大器1、過濾器7、單色發(fā)光器5和非球面鏡4，電源6經(jīng)正弦波的過濾器7后形成正弦波電壓信號，探針2與過濾器7電路和鎖相放大器1電路連接，探針2接觸式掃描待測量樣品3，單色發(fā)光器5設(shè)置在待測量的樣品3的正上方，單色發(fā)光器5的兩側(cè)設(shè)置相對的非球面鏡4，將散射光轉(zhuǎn)化為平行光照射在樣品3上。
所述的相對的非球面鏡4連線過單色發(fā)光器5形成固定相對位置，相對的非球面鏡4環(huán)繞單色發(fā)光器5在同一平面內(nèi)往復(fù)掃描式轉(zhuǎn)動。
應(yīng)用時，電源6經(jīng)過濾器7后形成正弦波電壓信號，單色發(fā)光器5發(fā)出的散射光經(jīng)非球面鏡4匯聚到樣品3上的平行光，探針2在樣品3上半接觸式掃描時，由探針和樣品之間原來的范德華力、靜電力、電磁力、毛細吸引力、探針2和樣品3的形變所產(chǎn)生的彈力加上光能量，使探針2在外界激勵下產(chǎn)生周期性機械共振，測量得到樣品表面形貌的增強信號，再經(jīng)鎖相放大器1電路放大，記錄表面形貌信號，為第二次掃描做好基礎(chǔ)。
以上對本發(fā)明的一個實施例進行了詳細說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。