本發(fā)明屬于材料科學(xué)、實(shí)驗(yàn)物理學(xué)、生物分子學(xué)領(lǐng)域中的樣品表面形貌掃描方向，具體涉及一種基于光纖的原子力顯微鏡探頭及原子力顯微鏡系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope)是一種可用來(lái)研究包括絕緣體在內(nèi)的固體材料、生物分子等表面結(jié)構(gòu)的分析儀器，原子力顯微鏡的基本原理是：將一個(gè)對(duì)微弱力極敏感的微懸臂一端固定，微懸臂梁另一端有一微小探針，當(dāng)微懸臂梁探針與樣品表面距離非常近時(shí)，探針尖端的原子與樣品表面的原子之間存在極其微弱的相互作用力(10^-12～10^-6N)，會(huì)使微懸臂梁發(fā)生微彎曲變形。探針針尖與樣品之間的作用力與兩者的距離有關(guān)，通過(guò)在掃描時(shí)控制這種力(排斥力或吸引力)的恒定(即保持探針與樣品表面距離恒定)，帶有探針的微懸臂梁將對(duì)應(yīng)于針尖與樣品表面原子間作用力的等位面而在垂直于樣品的表面方向起伏運(yùn)動(dòng)。利用光學(xué)檢測(cè)法、隧道電流法等檢測(cè)手段，可測(cè)得微懸臂對(duì)應(yīng)于掃描各點(diǎn)的位置變化，從而可以獲得樣品表面形貌的信息。

基于光反射檢測(cè)法的原子力顯微鏡由微懸臂梁探針、反饋信號(hào)檢測(cè)部分、控制反饋系統(tǒng)三部分組成，如圖1所示：

(1)微懸臂梁探針是整個(gè)系統(tǒng)最核心部分，包括一個(gè)微型懸臂梁和固定在懸臂梁一端的微型探針，在原子力顯微鏡探測(cè)系統(tǒng)中，所要檢測(cè)的力是原子與原子之間的范德華力，一般使用微懸臂梁探針來(lái)檢測(cè)原子之間力的變化量。微小懸臂有一定的規(guī)格，例如：長(zhǎng)度、寬度、彈性系數(shù)以及針尖的形狀，而這些規(guī)格的選擇是依照樣品的特性，以及操作模式的不同，而選擇不同類(lèi)型的探針。探針的尖銳度直接決定了樣品表面形貌的精度，探針尖腐蝕或者生長(zhǎng)在懸臂梁的尖端，尖的尺度一般在10nm-50nm之間；

(2)光學(xué)信號(hào)檢測(cè)部分包括激光器、光學(xué)準(zhǔn)直器件和信號(hào)檢測(cè)器件，在原子力顯微鏡掃描系統(tǒng)中，當(dāng)針尖與樣品之間有了交互作用之后，會(huì)使得微懸臂梁發(fā)生擺動(dòng)。因此當(dāng)激光通過(guò)光學(xué)準(zhǔn)直器件照射在微懸臂梁的末端時(shí)，其反射光的位置也會(huì)因?yàn)槲冶哿簲[動(dòng)而有所改變，這就造成反射光斑偏移量的產(chǎn)生。在整個(gè)系統(tǒng)中是依靠激光光斑位置檢測(cè)器將偏移量記錄下并轉(zhuǎn)換成電的信號(hào)，以供反饋控制器作信號(hào)處理，從而得到樣品表面形貌。

(3)控制反饋系統(tǒng)根據(jù)反饋信號(hào)來(lái)控制樣品逼近平臺(tái)，保持探針與樣品之間距離恒定。在原子力顯微鏡掃描系統(tǒng)中，將反射信號(hào)經(jīng)由激光檢測(cè)器取入之后，在反饋系統(tǒng)中會(huì)將此信號(hào)當(dāng)作反饋信號(hào)，作為內(nèi)部的調(diào)整信號(hào)，并驅(qū)使通常由壓電陶瓷管制作的掃描器做適當(dāng)?shù)囊苿?dòng)，以保持樣品與針尖維持恒定的作用力。

原子力顯微鏡便是結(jié)合以上三個(gè)部分來(lái)將樣品的表面形貌呈現(xiàn)出來(lái)的，在原子力顯微鏡檢測(cè)系統(tǒng)中，使用微懸臂梁來(lái)感測(cè)針尖與樣品之間的交互作用，作用力會(huì)使微懸臂梁發(fā)生擺動(dòng)；激光光源發(fā)出的光經(jīng)光學(xué)準(zhǔn)直器件照射在微懸臂梁的末端，當(dāng)擺動(dòng)形成時(shí)，會(huì)使反射光的位置改變而造成偏移量；此時(shí)激光檢測(cè)器會(huì)記錄此偏移量，同時(shí)把此時(shí)的信號(hào)給反饋系統(tǒng)，反饋控制系統(tǒng)對(duì)樣品掃描平臺(tái)做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，最后再將樣品的表面特性以影像的方式給呈現(xiàn)出來(lái)。

當(dāng)前光學(xué)檢測(cè)方法中懸臂梁探針和光信號(hào)檢測(cè)部分結(jié)構(gòu)組成如圖2所示，激光器發(fā)出的激光束經(jīng)過(guò)光學(xué)準(zhǔn)直器件(平面鏡、凸透鏡等)聚焦在微懸臂梁背面，并從微懸臂梁背面反射到由光電二極管構(gòu)成的光斑位置檢測(cè)器。在樣品掃描時(shí)，由于樣品表面的原子與微懸臂梁探針尖端的原子間的相互作用力，微懸臂梁將隨樣品表面形貌而彎曲起伏，反射光束也將隨之偏移，因此通過(guò)光電二極管檢測(cè)光斑位置的變化，就能獲得被測(cè)樣品表面形貌的信息。在系統(tǒng)檢測(cè)成像全過(guò)程中，探針和被測(cè)樣品間的距離始終保持在納米(10^-9米)量級(jí)，距離太大不能獲得樣品表面的信息，距離太小會(huì)損傷探針和被測(cè)樣品。檢測(cè)器檢測(cè)的位置信息輸入控制反饋回路，控制反饋回路根據(jù)此信號(hào)來(lái)改變加在樣品掃描器垂直方向的電壓，從而使樣品上下移動(dòng)，調(diào)節(jié)探針和被測(cè)樣品間的距離，反過(guò)來(lái)控制探針-樣品相互作用的強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)反饋控制。

光反射檢測(cè)方法具有靈敏度高、檢測(cè)精度高的優(yōu)點(diǎn)，但基于目前懸臂梁探針結(jié)構(gòu)的測(cè)量系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，使用了大量光學(xué)器件，且操作復(fù)雜、體積龐大，不利于系統(tǒng)簡(jiǎn)單化及小型化，限制了其在生物檢測(cè)及微小測(cè)量環(huán)境中使用，當(dāng)前懸臂梁探針測(cè)量存在缺點(diǎn)有：

(1)系統(tǒng)檢測(cè)前需要校準(zhǔn)，操作復(fù)雜：

懸臂梁探針和光信號(hào)檢測(cè)部分為獨(dú)立結(jié)構(gòu)，使用時(shí)需要調(diào)整微懸臂梁和各光學(xué)準(zhǔn)直器件的相對(duì)位置以保證光學(xué)回路的傳輸，各器件相對(duì)位置需要精確校準(zhǔn)才能保證系統(tǒng)測(cè)量精度，加大系統(tǒng)使用難度；

(2)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大，不利于系統(tǒng)微型化設(shè)計(jì)：

光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)使用了多種光學(xué)準(zhǔn)直器件，造成整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、體積大，不利于系統(tǒng)微型化設(shè)計(jì)，限制了系統(tǒng)的使用范圍；

(3)不適合遠(yuǎn)距離探測(cè)使用：

由于光信號(hào)傳輸回路限制，光學(xué)器件與懸臂梁距離必須很近，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)搭建帶來(lái)一定難度，不利于遠(yuǎn)距離探測(cè)使用；

(4)溫漂誤差和應(yīng)力問(wèn)題帶來(lái)的系統(tǒng)測(cè)試誤差：

(5)懸臂梁探針與其支撐結(jié)構(gòu)材料屬性不一致，或是探針與微懸臂梁材料不一致，容易引起材料熱失配帶來(lái)的溫漂誤差及不同材料間的應(yīng)力問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，提出了一種基于光纖F-P干涉結(jié)構(gòu)的原子力顯微鏡探頭，在光纖的尾部加工了光纖F-P干涉結(jié)構(gòu)和微懸臂梁探針結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的測(cè)量精度和靈敏度，且本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)小、集成度高、易于操作等優(yōu)點(diǎn)，適用于微尺寸下的測(cè)量。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下方案：

一種基于光纖的原子力顯微鏡探頭，包括探針和微懸臂梁，探針位于微懸臂梁的一端，其特征在于：所述微懸臂梁位于光纖的一端，微懸臂梁通過(guò)一連接臂與光纖一端面之間形成光纖F-P腔，微懸臂梁用來(lái)感應(yīng)探針與樣品之間力的變化，當(dāng)微懸臂梁發(fā)生形變引起所述光纖F-P腔的腔長(zhǎng)發(fā)生變化時(shí)，反射光強(qiáng)度被光纖F-P腔所調(diào)制。

在所述微懸臂梁設(shè)置探針一側(cè)，鍍有金屬反射膜、電介質(zhì)反射膜或高分子反射膜，鍍層厚度在10nm～1000nm之間，金屬反射膜、電介質(zhì)反射膜或高分子反射膜的反射率在90％以上，用以增加光信號(hào)反射效率，提高檢測(cè)精度和靈敏度。

所述探針的結(jié)構(gòu)為四棱錐或圓錐，采用表面微機(jī)械加工一般為四棱錐，采用腐蝕法加工一般為圓錐形結(jié)構(gòu)。探針結(jié)構(gòu)決定了原子力顯微鏡的分辨率和測(cè)量深度，影響因素一般由探針曲率半徑r、半錐角θ和探針長(zhǎng)度h。曲率半徑r決定原子力顯微鏡在平面上橫向分辨率；半錐角θ決定原子力顯微鏡掃描樣品側(cè)壁的能力，探針軸線與樣品垂直時(shí)，探針掃描最大側(cè)壁斜度為半錐角的余角；探針長(zhǎng)度決定了原子力顯微鏡的掃描深度。

光纖選擇單?；蚨嗄９饫w，纖芯、包層均為SiO2材料，涂覆層材料一般為丙烯酸環(huán)氧樹(shù)脂或有機(jī)硅樹(shù)脂，微懸臂梁探針及F-P腔部分加工時(shí)需要將外層涂覆層剝?nèi)?，只保留裸光纖。當(dāng)光信號(hào)在光纖中傳播時(shí)，由于光纖包層的折射率比光纖纖芯折射率小，所以光從纖芯射向包層的過(guò)程中會(huì)發(fā)生全反射，光線就可以在纖芯內(nèi)部從光纖的一端傳至另一端。并且內(nèi)部傳輸損耗非常小，非常適合光線遠(yuǎn)距離傳輸。由于光纖具有很好的聚光效果，激光器光源發(fā)出的激光經(jīng)光纖傳導(dǎo)到懸臂梁探針時(shí)不需要添加任何光學(xué)準(zhǔn)直器件(反射鏡、透鏡等)，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和成本，降低了系統(tǒng)使用難度。

微懸臂梁結(jié)構(gòu)用來(lái)感應(yīng)探針與樣品間力的變化，同時(shí)起到放大作用。懸臂梁截面形狀一般為等腰三角形或者是矩形，本發(fā)明結(jié)構(gòu)由于在單模光纖上制作，考慮制作工藝，選擇矩形懸臂梁。

微懸臂梁與光纖一端面之間形成光纖F-P腔，激光光源發(fā)出的光通過(guò)光纖傳輸?shù)焦饫w這一端面時(shí)，在光纖F-P腔位置會(huì)發(fā)生三種界面光反射，主要包括光纖-空氣(f-a)界面反射、空氣-懸臂梁(a-c)界面反射、懸臂梁-金屬膜(c-m)界面反射，其中以懸臂梁-金屬膜界面對(duì)光反射作用最強(qiáng)。光纖F-P腔用來(lái)調(diào)制反射光強(qiáng)度，當(dāng)懸臂梁形變引起腔長(zhǎng)發(fā)生變化時(shí)候，反射光信號(hào)強(qiáng)度也會(huì)隨之發(fā)生變化。

反射光強(qiáng)I_R計(jì)算公式如下式所示：

上式中I₀為入射光強(qiáng)，V、φ、λ均為常數(shù)，因此檢測(cè)到的反射光強(qiáng)只與光纖F-P腔腔長(zhǎng)L有關(guān)，當(dāng)微懸臂梁發(fā)生形變時(shí)候?qū)е翷發(fā)生變化，從而引起反射光強(qiáng)I_R變化。只需使用光譜檢測(cè)儀器測(cè)得反射光強(qiáng)，即可以算的L大小。

金屬反射膜用來(lái)增加反射光信號(hào)強(qiáng)度，增強(qiáng)原子力顯微鏡系統(tǒng)的測(cè)量靈敏度，在三種界面反射光強(qiáng)中，金屬膜反射強(qiáng)度最大。金屬膜鍍層可以使用蒸鍍、濺鍍、離子披覆等，鍍層材料選擇高反射率金屬(如Ag、Au、Al等)，所謂高反射率是指反射率高于90％。金屬鍍層厚度要適中，金屬鍍層太厚容易引起熱失配帶來(lái)的溫漂誤差。

本發(fā)明還涉及一種基于光纖的原子力顯微鏡探頭的原子力顯微鏡系統(tǒng)，包括上述的一種基于光纖的原子力顯微鏡探頭、耦合器、激光光源、光強(qiáng)檢測(cè)設(shè)備、反饋控制器和位移掃描平臺(tái)，當(dāng)探針和樣品表面非常接近時(shí)(nm級(jí))，探針針尖原子與樣品表面原子間產(chǎn)生微弱范德法力，在此力作用下微懸臂梁發(fā)生微小形變，導(dǎo)致光纖F-P腔長(zhǎng)發(fā)生變化；激光光源發(fā)出的光通過(guò)傳光光纖傳輸?shù)焦饫w頂端時(shí)，在光纖F-P腔位置會(huì)發(fā)生界面光反射，反射光通過(guò)光纖原路返回進(jìn)入光信號(hào)檢測(cè)設(shè)備(如光譜儀等)；而由微懸臂梁微型變引起的F-P腔長(zhǎng)變化會(huì)導(dǎo)致反射光強(qiáng)度發(fā)生改變，將光信號(hào)檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)到的光強(qiáng)變化信息反饋給控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)獲取的光強(qiáng)信息來(lái)調(diào)節(jié)位移掃描平臺(tái)的移動(dòng)，保持反射光強(qiáng)度不變，以保證探針與樣品表面距離不變。

本發(fā)明的有益效果：

(1)極高的測(cè)量精度和靈敏度；

光纖F-P腔干涉結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有利于提高檢測(cè)的靈敏度，另外光強(qiáng)檢測(cè)儀器選擇性更大，可選擇使用高精度設(shè)備，相比于現(xiàn)有技術(shù)的位置檢測(cè)裝置，在檢測(cè)精度上有明顯的提升；

(2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低，擴(kuò)大了原子力顯微鏡系統(tǒng)使用范圍；

本發(fā)明的結(jié)構(gòu)集中設(shè)計(jì)在一根單模光纖頂端，光信號(hào)通過(guò)光纖由光源傳輸?shù)轿冶哿禾结?，無(wú)需任何光學(xué)準(zhǔn)直器件即可以達(dá)到很好的聚光效果，省去了當(dāng)前檢測(cè)系統(tǒng)中的光學(xué)準(zhǔn)直器件，使得結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積更小；

(3)無(wú)需進(jìn)行光路校準(zhǔn)，簡(jiǎn)化系統(tǒng)使用難度；

本發(fā)明中光纖懸臂梁探針、光纖F-P腔、光信號(hào)傳輸部分全部在一根單模光纖上完成，一體化結(jié)構(gòu)設(shè)置，入射光信號(hào)和反射光信號(hào)均在光纖內(nèi)部傳輸，光源和檢測(cè)儀器沒(méi)有入射角和反射角條件限制，無(wú)需校準(zhǔn)。

(4)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測(cè)量；

采用單模光纖，相比多模光纖來(lái)說(shuō)更善于遠(yuǎn)距離傳輸，且與微懸臂梁探頭和光纖F-P腔結(jié)合，光信號(hào)回路在光纖內(nèi)部傳輸，激光器和光檢測(cè)裝置不受懸臂梁探針位置限制，光信號(hào)傳輸距離不受限制；

(5)無(wú)材料差異引起的熱失配溫漂及應(yīng)力問(wèn)題；

一體化設(shè)計(jì)無(wú)需懸臂梁支撐結(jié)構(gòu)，很好的解決了以往結(jié)構(gòu)連接過(guò)程中的應(yīng)力問(wèn)題；所有結(jié)構(gòu)材料屬性基本一致，沒(méi)有熱失配問(wèn)題發(fā)生。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有的原子力顯微鏡系統(tǒng)；

圖2為現(xiàn)有的原子力顯微鏡系統(tǒng)中的懸臂梁探針結(jié)構(gòu)；

圖3為本發(fā)明的基于光纖的原子力顯微鏡探頭；

圖4為現(xiàn)有的光纖結(jié)構(gòu)；

圖5為本發(fā)明的基于光纖的原子力顯微鏡探頭的光信號(hào)發(fā)射原理示意圖；

圖6為本發(fā)明的基于光纖的原子力顯微鏡探頭的原子力顯微鏡系統(tǒng)；

圖7為本發(fā)明的基于光纖的原子力顯微鏡探頭的立體結(jié)構(gòu)圖

其中1-光纖纖芯；2光纖包層；3光纖F-P腔；4微懸臂梁；5探針；6金屬反射膜。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1：一種基于光纖的原子力顯微鏡探頭

如圖3和圖7所示，基于光纖的原子力顯微鏡探頭主要包括探針5、微懸臂梁4和光纖F-P腔5和傳光光纖，通過(guò)表面微機(jī)械技術(shù)(皮秒激光加工、超聲震動(dòng)輔助加工)和體微機(jī)械加工技術(shù)(干法腐蝕、各向異性濕法腐蝕)集成加工在一根直徑125μm光纖頂端。探針5、微懸臂梁4和光纖F-P腔3為整體結(jié)構(gòu)，可以一體加工成型，不存在連接件。另外，探針5也可以單獨(dú)制備，不采用一體成型結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)其他加工工藝粘接到微懸臂梁的一端，可以保證探針結(jié)構(gòu)和材質(zhì)選擇多樣性，擴(kuò)大系統(tǒng)使用范圍；在懸臂梁的探針一側(cè)鍍有高反射金屬膜、電介質(zhì)反射膜或高分子反射膜6，用來(lái)增加光信號(hào)反射效率，提高檢測(cè)精度和靈敏度；反射金屬膜、電介質(zhì)反射膜或高分子反射膜的反射率在90％以上視為高反射率的金屬鍍層。

如圖4所示，光纖可選擇單模或多模光纖，纖芯、包層均為SiO₂材料，涂覆層材料一般為丙烯酸環(huán)氧樹(shù)脂或有機(jī)硅樹(shù)脂，纖芯直徑8μm-10μm，包層直徑為125μm。微懸臂梁探針及F-P腔結(jié)構(gòu)加工時(shí)需要將外層涂覆層剝?nèi)?，只保留裸光纖。當(dāng)光信號(hào)在光纖中傳播時(shí)，由于光纖包層的折射率比光纖纖芯折射率小，所以光從纖芯射向包層的過(guò)程中會(huì)發(fā)生全反射，光線就可以在纖芯內(nèi)部從光纖的一端傳至另一端。并且內(nèi)部傳輸損耗非常小，非常適合光線遠(yuǎn)距離傳輸。由于光纖具有很好的聚光效果，激光器光源發(fā)出的激光經(jīng)光纖傳導(dǎo)到懸臂梁探針時(shí)不需要添加任何光學(xué)準(zhǔn)直器件(反射鏡、透鏡等)，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和成本，降低了系統(tǒng)使用難度。

探針結(jié)構(gòu)為四棱錐或是圓錐，采用表面微機(jī)械加工一般為四棱錐形，采用腐蝕法加工一般為圓錐形結(jié)構(gòu)。探針結(jié)構(gòu)決定了原子力顯微鏡的分辨率和測(cè)量深度，影響因素一般由探針曲率半徑r、半錐角θ和探針長(zhǎng)度h。曲率半徑r決定原子力顯微鏡在平面上橫向分辨率，根據(jù)實(shí)際情況選擇，一般在10nm～50nm之間；半錐角θ決定原子力顯微鏡掃描樣品側(cè)壁的能力，探針軸線與樣品垂直時(shí)，探針掃描最大側(cè)壁斜度為半錐角的余角，一般在10°～45°之間；探針長(zhǎng)度決定了原子力顯微鏡的掃描深度，一般在10μm左右。

微懸臂梁結(jié)構(gòu)用來(lái)感應(yīng)探針與樣品間力的變化，同時(shí)起到放大作用。懸臂梁結(jié)構(gòu)一般為等腰三角形或者是矩形，本發(fā)明結(jié)構(gòu)由于在光纖上制作，考慮制作工藝，選擇矩形懸臂梁。本設(shè)計(jì)懸臂梁長(zhǎng)度由于受光纖直徑125μm限制只能在70μm～120μm，寬度和厚度根據(jù)諧振頻率和測(cè)量樣品決定，一般寬度在5μm～60μm，厚度1μm～10μm。

如圖5所示，激光光源發(fā)出的光通過(guò)光纖傳輸?shù)焦饫w頂端時(shí)，在光纖F-P腔位置會(huì)發(fā)生三種界面光反射，主要包括光纖-空氣(f-a)界面反射、空氣-懸臂梁(a-c)界面反射、懸臂梁-金屬膜(c-m)界面反射(下圖5所示)，其中以懸臂梁-金屬膜界面對(duì)光反射作用最強(qiáng)。光纖F-P腔用來(lái)調(diào)制反射光強(qiáng)度，當(dāng)懸臂梁形變引起腔長(zhǎng)發(fā)生變化時(shí)候，反射光信號(hào)強(qiáng)度也會(huì)隨之發(fā)生變化。反射光強(qiáng)I_R計(jì)算公式如下式所示：

上式中I₀為入射光強(qiáng)，V、φ、λ均為常數(shù)，因此檢測(cè)到的反射光強(qiáng)只與光纖F-P腔腔長(zhǎng)L有關(guān)，當(dāng)微懸臂梁發(fā)生形變時(shí)候?qū)е翷發(fā)生變化，從而引起反射光強(qiáng)I_R變化。只需使用光譜檢測(cè)儀器測(cè)得反射光強(qiáng)，即可以算的L大小。腔長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)微懸臂梁厚度和鍍層反射效率及光波波長(zhǎng)設(shè)置，一般長(zhǎng)度在100μm～1000μm之間。

金屬反射膜用來(lái)增加反射光信號(hào)強(qiáng)度，增強(qiáng)原子力顯微鏡測(cè)量靈敏度，在三種界面反射光強(qiáng)中，金屬膜反射強(qiáng)度最大。金屬膜鍍層可以使用蒸鍍、濺鍍、離子披覆等，鍍層材料選擇高反射率金屬(如Ag、Au、Al等)，鍍層厚度在10nm～1000nm之間，金屬鍍層太厚容易引起熱失配帶來(lái)的溫漂誤差。

實(shí)施例2：一種基于光纖原子力顯微鏡探頭的原子力顯微鏡系統(tǒng)

如圖6所示，一種基于光纖原子力顯微鏡探頭的原子力顯微鏡系統(tǒng)，包括上述的一種基于光纖的原子力顯微鏡探頭、傳輸光纖、耦合器、激光光源、光強(qiáng)檢測(cè)設(shè)備、反饋控制器和位移掃描平臺(tái)，當(dāng)探針和樣品表面非常接近時(shí)，探針針尖原子與樣品表面原子間產(chǎn)生微弱范德法力，在此力作用下微懸臂梁發(fā)生微小形變，導(dǎo)致光纖F-P腔長(zhǎng)發(fā)生變化；激光光源發(fā)出的光通過(guò)傳光光纖傳輸?shù)焦饫w頂端時(shí)，在光纖F-P腔位置會(huì)發(fā)生界面光反射，反射光通過(guò)光纖原路返回進(jìn)入光信號(hào)檢測(cè)設(shè)備；而由微懸臂梁微型變引起的F-P腔長(zhǎng)變化會(huì)導(dǎo)致反射光強(qiáng)度發(fā)生改變，將光信號(hào)檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)到的光強(qiáng)變化信息反饋給控制系統(tǒng)。反饋控制器獲取光強(qiáng)檢測(cè)儀器的解調(diào)數(shù)據(jù)后，通過(guò)控制位移掃描平臺(tái)來(lái)調(diào)節(jié)待測(cè)樣品與探針之間的距離，保證反射光強(qiáng)度不變。通過(guò)記錄位移掃描平臺(tái)的位移量即可以描述樣品表面形狀特性。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。