悬臂固定器及扫描探测显微镜

摘要

为防止通过牢牢固定主体部分而对悬臂的振荡转台造成影响，本发明提供了一种可安装和拆卸地来固定悬臂的悬臂固定器，该悬臂前端有一根触针，且其底端面由一单一支撑状态的平板状的主体部分所支撑，该悬臂固定器包括一底部构件，该构件有一装配部分用来在预定位置定位的状态下装配主体部分，有一固定构件用来在装配主体部分至装配部分时得以与至少一块主体部分的表面接触，并沿与悬臂纵向大致垂直的方向(轴线A方向)延伸，一按压装置用来以一预定压力将固定构件的两端压向底部构件，通过固定构件将主体部分固定至装配部分，并且可以通过放开按压从而使固定构件从主体部分的表面分离，所述固定构件由树脂类材料构成。

权利要求

1.一种悬臂固定器，其是用于可安装和拆卸地固定悬臂的悬臂固定器，该悬臂前端有一根触针且其底端面由平板状的主体部分以单一支撑状态支撑，该悬臂固定器包括：底部构件，该底部构件有一装配部分用来将主体部分在被定位至预定位置时进行装配；

固定构件，用来在装配主体部分至装配部分时得以与至少一块主体部分的表面接触，并沿与悬臂纵向大致垂直的方向延伸；

按压装置，用来以一预定压力将固定构件的两端压向底部构件，通过固定构件将主体部分固定至装配部分，并且可以通过放开按压的固定部分的两端从而使固定构件从主体部分的表面分离；

其中，所述固定构件由树脂类材料构成。

2.根据权利要求1所述的悬臂固定器，其特征在于，固定构件为带状片材。

3.根据权利要求1所述的悬臂固定器，其特征在于，固定构件为系线。

4.根据权利要求3所述的悬臂固定器，其特征在于，系线包括由其内含有金属材料的柔韧轴芯。

5.根据权利要求1-4之一所述的悬臂固定器，其特征在于，树脂类材料为导电树脂材料。

6.一种悬臂固定器，其为一可安装和拆卸地来固定悬臂的悬臂固定器，该悬臂前端有一根触针且其底端面由平板状的主体部分以单一支撑状态支撑，该悬臂固定器包括：底部构件，该底部构件有一装配部分用来将主体部分在被定位至预定位置时进行装配；

板状构件，用来在装配主体部分至装配部分时得以与至少一块主体部分的表面接触；

以及

按压装置，用来以一预定压力将板状构件压向主体部分的表面，从而将主体部分固定至装配部分，并且可以通过放开按压的板状构件从而使板状构件从主体部分的表面分离；

其中，板状构件由树脂类薄膜构成，所述树脂类薄膜所在区域与主体部分的表面接触。

7.一种悬臂固定器，其为一可安装和拆卸地来固定悬臂的悬臂固定器，该悬臂前端有一根触针且其底端面由平板状的主体部分以单一支撑状态支撑，该悬臂固定器包括：底部构件，该底部构件有一装配部分用来将主体部分定位至预定位置；

片簧，可在将主体部分装配到装配部分的状态下，通过至少按压主体部分的表面将主体部分固定至装配部分，并且通过将片簧抬起从而放开对片簧的压力，悬臂可从装配部分卸下；

其中，所述片簧由树脂类薄膜构成，所述树脂类薄膜所在区域与主体部分的表面接触。

8.根据权利要求6或7所述的悬臂固定器，其特征在于，树脂类材料由导电树脂材料形成。

9.一种扫描探测显微镜，其包括：

根据权利要求1至8任一所述的悬臂固定器；

该悬臂包括在其前端的一根触针，该悬臂的底端面由平板状的主体部分以单一支撑状态支撑，该悬臂通过主体部分可安装和拆卸地固定至悬臂固定器；

装配样品的工作台，该工作台可将样品排放在与触针相对的位置上；

移动装置，用于在与样品表面平行的方向上将触针与样品相对移动，以及测量装置，用来测量悬臂的位移。

说明书

悬臂固定器及扫描探测显微镜

技术领域

[0001] 本发明涉及一种可安装和拆卸地固定悬臂的悬臂固定器，该悬臂固定器可固定前端有一根触针的悬臂以及有悬臂固定器的扫描探测显微镜。

背景技术

[0002] 根据使用AFM(原子力显微镜)等类型的SPM(扫描探测显微镜)，为了使用与样品一致的最优悬臂，本悬臂可安装和拆卸地附于悬臂固定器或从其上卸下，本悬臂还可相互交换。通常，为了将悬臂固定在悬臂固定器上，需要将用于支持处于单独固定状态的悬臂的底座端面的主体部分置于悬臂固定器的连接部分，该主体部分通过多种固定构件固定至连接部分。

[0003] 虽然有多种固定固件，通常会采用系线(参照如，JP-A-2003-121335)或片簧(参照如，JP-A-2000-249714)。进一步讲，通常会使用金属材料的系线或片簧从而保证固定在悬臂上。

[0004] 然而以上所描述的相关技术的悬臂固定器却存在以下的问题。

[0005] 即，至于SPM，为进一步从不同方面观察一个样品，会准备多种测量模式，并且观察器会根据目标选择一个最优测量模式来观察该样品。

[0006] 比方说，会使用AC模式AFM以一个预定频率(共振频率或其近似频率)振荡一悬臂，并在控制触针和样品保持恒定距离的情况下进行扫描。

[0007] 在使用AC模式AFM进行测量的时候，在某种情况下相关技术的悬臂固定器不能牢牢固定住主体部分，这样在某种情况下就会对以预定频率振荡的悬臂造成影响。

[0008] 也就是说，尽管根据如图11A和11B所示使用系线固定悬臂的方法，一主体部分4被一系线43压至悬臂固定器2，因为系线43是由金属制成的线构件并具有一定硬度，在某种情况下，该系线不沿悬臂固定器2的外部轮廓变形使系线得以与主体部分4的两端的两点接触。因此在这种情况下，无法通过将主体部分4按压至悬臂固定器2从而牢牢固定住。

[0009] 进一步讲，尽管根据使用片簧来固定悬臂的方法，看上去悬臂被固定从而明显使得片簧和主体部分彼此面接触，而片簧和主体部分的表面由小凹陷和突起构成，因此就有可能在某种情况下像使用系线的固定方法那样，片簧和主体部分发生点接触。这样，产生的多点接触使得固定比使用系线的固定方法的两点接触更加结实，但是这样仍旧很难牢牢固定住主体部分。

[0010] 这样，根据相关技术的方法就无法牢牢固定住主体部分，因此由于悬臂的振荡，主体部分也会振荡。因此会在悬臂处于振荡状态时造成影响，且悬臂无法以预定频率振荡。

[0011] 进一步讲，当悬臂固定器的振荡传至主体部分时，此时主体部分被传来的振荡所振，且该振荡被进一步传给悬臂。也就是说，主体部分没有被牢牢固定住，因此悬臂固定器的振荡是通过主体部分被传给悬臂，而悬臂无法以预定频率振荡。

[0012] 因此，在测量一Q曲线(用来决定振荡频率最优值(工作点)的共振特性曲线)时，测量受到影响(比如说，共振点漂移，振幅的量值发生改变等)从而带来这样一个后果，即无法稳定地测得Q曲线。由此，无法通过AC模式AFM进行准确的测量。

发明内容

[0013] 本发明的实现基于对以上情况的考虑，且本发明的目的之一即提供一悬臂固定器，通过牢牢固定住主体部分及具有悬臂固定器的扫描探测显微镜从而不会在悬臂处于振荡状态时造成影响。

[0014] 为了实现上述目的，本发明提供以下装置。

[0015] 依照本发明的悬臂固定器为一可安装和拆卸地来固定悬臂的悬臂固定器，该悬臂前端有一根触针且其底端面由一单一支撑状态的平板状的主体部分所支撑，该悬臂固定器包括一底部构件，该构件有一装配部分用来将主体部分定位至预定位置，有一固定构件用来在装配主体部分至装配部分时得以与至少一块主体部分的表面接触，并沿与悬臂纵向大致垂直的方向延伸，一按压装置用来以一预定压力将固定构件的两端压向底部构件，通过固定构件将主体部分固定至装配部分，并且可以通过放开按压的固定部分的两端从而使固定构件从主体部分的表面分离，所述固定构件由树脂类材料构成。

[0016] 依照本发明的悬臂，通过将主体部分装配在底部构件的装配部分上，使得主体部分被置于预定位置上。接着，通过按压装置，通过按压固定构件的两端使其起码被压至主体部分的表面，该固定构件由预定压力沿与悬臂纵向大致垂直的方向延伸至底部构件。因此，主体部分被压至装配部分通过固定部件得以固定。这样，悬臂就可由主体部分固定。

[0017] 进一步讲，可以通过放开被压固定构件从而将固定构件从主体部分的表面分离，该悬臂可从装配部分卸下。

[0018] 特别地，由于固定构件由树脂类材料构成，因此固定构件易由其自身的弹力变形。因此，当被按压装置按压时，固定构件会根据主体部分的凹陷、突起以及主体部分的外形发生形变。由此，与相关技术的点接触所不同的是，这样使得固定构件和主体部分之间没有间隙并且由此接触面积增大。因此，主体部分就被紧紧地按在将被固定住的装配部分。

[0019] 因此，当AC模式AFM振荡悬臂的时候，主体部分可被阻止随传来的悬臂振荡而振荡，这样就不会在悬臂处于振荡状态时造成影响，且该悬臂可以牢牢地在预定频率上振荡。这样就可以准确并稳定地测量Q曲线，从而提高由AC模式AFM测量结果的可靠性并方便处理。

[0020] 特别地，由于固定构件由树脂类材料构成，振荡会因其自身的弹性而减弱(衰减)，因此不会在悬臂处于振荡状态时造成影响。

[0021] 进一步讲，依照本发明的悬臂固定器，在本发明的悬臂固定器中的固定构件为带形的薄片。

[0022] 依照本发明的悬臂固定器，其固定构件为包括树脂类材料的带形薄片，因此该薄片会根据主体部分表面的凹陷和突起以及主体部分的外形发生形变，并将主体部分压向装配部分使其密切接触，从而在它们之间产生紧密的面接触。这样，主体部分可被稳定地固定于装配部分。

[0023] 进一步讲，依照本发明的悬臂固定器，在本发明的悬臂固定器中的固定构件为一系线。

[0024] 依照本发明的悬臂固定器，因其固定构件为包括树脂类材料的一系线，该薄片会根据主体部分表面的凹陷和突起以及主体部分的外形发生形变，并将主体部分紧紧压向装配部分使其密切接触，从而在它们之间产生紧密的线接触。这样，主体部分可被稳定地固定于装配部分。

[0025] 进一步讲，依照本发明的悬臂固定器，本发明的悬臂固定器中的系线包括一柔韧轴芯，其内含有金属材料。

[0026] 依照本发明的悬臂固定器，该系线所包含的柔韧轴芯包括金属材料，因此系线更加结实并可以有效地将按压装置上的压力传给主体部分。因此更进一步将主体部分稳定且牢固地固定至装配部分。

[0027] 进一步讲，当固定住系线的两端时，两端可通过使用系线内的柔韧轴芯被固定住，这样就会对树脂部分造成尽可能小的影响。因此，来自两端的张力就可避免作用到树脂部分，因此不会产生张力造成的树脂部分的伸长。因此，树脂部分的可靠性得以提高且稳固地维持其弹力。

[0028] 进一步讲，依照本发明的悬臂固定器，本发明的悬臂固定器中的树脂类材料为传导性树脂材料。

[0029] 依照本发明的悬臂固定器，其固定构件由传导性树脂材料构成，因此悬臂可避免被充电，或所附静电可被去掉。进一步讲，因此由电场或磁场所造成的影响可被尽可能减小。这样就可以进一步提升测量结果的可靠性。

[0030] 进一步讲，对于传导性树脂材料，可采用自身有导电性的树脂类材料，或采用混合材料，例如碳纳米管等碳材料，或金属材料加不含导电性的树脂类材料。

[0031] 进一步讲，本发明的悬臂固定器为一可安装和拆卸地来固定悬臂的悬臂固定器，该悬臂前端有一根触针且其底端面由一单一支撑状态的平面状的主体部分支撑，该悬臂固定器包括一底部构件，该构件有一装配部分用来将主体部分定位至预定位置，有一板状构件用来在装配主体部分至装配部分时得以与至少一块主体部分的表面接触，以及按压装置用来以一预定压力将板状构件的两端压向底部构件，从而将主体部分固定至装配部分，并且可以通过放开按压的固定部分的两端从而使固定构件从主体部分的表面分离，其中板状构件由树脂类薄膜构成，其所在区域与主体部分的表面接触。

[0032] 依照本发明的悬臂固定器，通过将主体部分装配在底部构件的装配部分上，使得主体部分被置于预定位置上。接着，通过按压装置，板状构件被预定压力压至至少主体部分的表面。因此，主体部分可被压至装配部分通过板状部件得以固定。这样，悬臂就可由主体部分固定。

[0033] 进一步讲，可以通过放开按压的板状构件从而使板状构件从主体部分的表面分离，从而悬臂可从装配部分卸下。

[0034] 特别地，板状部件树脂类薄膜的区域与主体部分的表面接触，因此当被按压装置按压时，树脂类薄膜会根据主体部分表面的小凹陷和突起以及主体部分的外形发生形变，并在紧密接触状态下与其接触。即与相关技术的点接触所不同的是，板状构件和主体部分之间会没有间隙，且接触面积增大了。这样主体部分就可被紧紧压至装配部分被固定住。

[0035] 因此，当悬臂通过AC模式AFM振荡时，主体部分可被阻止随传来的悬臂振荡而振荡并且因此不会在悬臂处于振荡状态时造成影响，且该悬臂可以牢牢在预定频率上振荡。这样就可以准确并稳定地测量Q曲线，从而提高由AC模式AFM测量结果的可靠性并方便处理。

[0036] 进一步讲，树脂类薄膜可以因其自身的弹性而减弱(衰减)振荡，因此不会在悬臂处于振荡状态时造成影响。

[0037] 进一步讲，本发明的悬臂固定器为一可安装和拆卸地来固定悬臂的悬臂固定器，该悬臂前端有一根触针且其底端面由一单一支撑状态的平板状的主体部分支撑，该悬臂固定器包括一底部构件，该构件有一装配部分用来将主体部分定位至预定位置，有一片簧在将主体部分装配到装配部分时，通过以一预定压力压向主体部分至少一表面从而将主体部分固定到装配部分，其中该片簧由树脂类薄膜构成的区域与主体部分的表面接触。

[0038] 依照本发明的悬臂固定器，通过将主体部分装配在底部构件的装配部分上，使得主体部分被置于预定位置上。接着，通过片簧，由其自身弹力使得至少主体部分的表面被预定压力压至装配部分。因此，主体部分可被压至装配部分得以固定。这样，悬臂就可由主体部分固定。

[0039] 进一步讲，通过将片簧抬起从而放开对片簧的压力，悬臂可从装配部分卸下。

[0040] 特别地，片簧树脂类薄膜的区域与主体部分的表面接触，因此当其自身弹力按压主体部分时，树脂类薄膜会根据主体部分表面的小凹陷和突起以及主体部分的外形发生形变，并在紧密接触状态下与其接触。即与相关技术的点接触所不同的是，片簧和主体部分之间会没有间隙，且接触面积增大了。这样主体部分就可被紧紧压至装配部分被固定住。

[0041] 因此，当悬臂通过AC模式AFM振荡时，主体部分可被阻止随传来的悬臂振荡而振荡，并且因此不会在悬臂处于振荡状态时造成影响，且该悬臂可以牢牢在预定频率上振荡。这样就可以准确并稳定地测量Q曲线，从而提高由AC模式AFM测量结果的可靠性并方便处理。

[0042] 进一步讲，树脂类薄膜可以因其自身的弹性减弱(衰减)振荡，因此不会在悬臂处于振荡状态时造成影响。

[0043] 进一步讲，依照本发明的悬臂固定器，本发明的悬臂固定器中的树脂类材料为传导性树脂材料。

[0044] 依照本发明的悬臂固定器，其树脂类薄膜由传导性的树脂材料构成，因此悬臂可避免被充电，或所附静电可被去掉。进一步讲，因此由电场或磁场所造成的影响可被尽可能减小。这样就可以进一步提升测量结果的可靠性。

[0045] 进一步讲，对于传导性树脂材料，可采用其中自身有导电性树脂类材料的导电性树脂材料，或采用混合材料，例如碳纳米管等碳材料，或金属材料加不含导电性的树脂类材料。

[0046] 进一步讲，本发明的扫描探测显微镜包括依照本发明的悬臂固定器，该悬臂包括在其前端的一根触针，其底端面由一单一支撑状态的平板状的主体部分支撑，其通过主体部分可安装和拆卸地固定至悬臂固定器，一装配样品的工作台，该工作台可将样品排放在与触针相对的位置上，一移动装置用于在与样品表面平行的方向上将触针与样品相对移动，以及测量装置用来测量悬臂的位移。

[0047] 依照本发明的扫描探测显微镜，首先，依照样品对悬臂做出选择并通过主体部分将其固定至悬臂固定器。接着，在使悬臂前端的触针与样品表面接触或使触针不与其接触的情况下开始测量样品的表面形状、黏弹性或类似的各种物理特性息。比如说，通过扫描和测量来测量样品的表面形状：其中扫描通过在以预定频率振荡悬臂的情况下使用移动装置移动触针和样品的相对位置；测量悬臂的位移，即测量装置扫描时悬臂在振荡状态时产生的位移。

[0048] 特别地，该悬臂固定器与相关技术的点接触的悬臂所不同的是，固定构件和主体部分之间的间隙为零，从而使两者彼此更加紧密地接触，主体部分被紧紧按在装配部分上从而被固定，且因此悬臂可以牢牢在固定频率上振荡而不会在悬臂处于振荡状态下造成影响。因此，可以准确测量类似样品的表面并且测量结果的可靠性得以提升。

[0049] 依照本发明的悬臂固定器，其固定构件由树脂类材料构成，因此该固定构件会根据主体部分表面的小凹陷和突起以及主体部分的外形发生形变，从而使它们紧密接触。即在这种情况下，固定构件和主体部分之间没有间隙，接触面积增大，从而主体部分可被紧紧压在待固定的装配部分上。这样就可以通过牢牢在预定频率上振荡从而准确并稳定地测量Q曲线，且AC模式AFM进行测量结果的可靠性得以提高。

[0050] 进一步讲，根据本发明的扫描探测显微镜，该扫描探测显微镜包括可被牢牢固定而不会在悬臂处于振荡状态时造成影响的悬臂固定器。

附图说明

[0051] 图1为依照本发明的扫描探测显微镜第一实施例的结构图；

[0052] 图2为依照本发明的悬臂俯视图，该悬臂为图1所示扫描探测显微镜的组成部分之一；

[0053] 图3为图2所示悬臂固定器装配底座周围部分的放大视图；

[0054] 图4为图3所示悬臂固定器的截面图；

[0055] 图5为依照本发明的悬臂固定器第二实施例的俯视图；

[0056] 图6为图5所示悬臂固定器的截面图；

[0057] 图7为通过图6所示悬臂固定器的系线固定主体部分的放大截面图；

[0058] 图8为依照本发明的悬臂固定器的第三实施例的俯视图；

[0059] 图9为图8所示悬臂固定器的截面图；

[0060] 图10为通过图9所示悬臂固定器的固定板固定主体部分的放大截面图；以及[0061] 图11所示为通过相关技术的悬臂固定器的系线固定一悬臂，图11A为一侧面图并且图11B为显示连接该系线和一主体部分的关系的放大截面图。

[0062] A悬臂轴线

[0063] S样品

[0064] 1扫描探测显微镜

[0065] 2，30，40悬臂固定器

[0066] 3触针

[0067] 4主体部分

[0068] 4a主体部分的表面

[0069] 5悬臂

[0070] 6工作台

[0071] 7XY扫描仪

[0072] 8Z扫描仪

[0073] 9移动装置

[0074] 10测量装置

[0075] 11装配装置

[0076] 12底部构件

[0077] 13薄片(固定构件)

[0078] 14，32按压装置

[0079] 31系线(固定装置)

[0080] 41固定板(板状构件)

[0081] 42树脂类薄膜

具体实施方式

[0082] 以下将参照图1到图4对依照本发明的悬臂固定器和扫描探测显微镜的第一实施例进行解释。

[0083] 如图1所示，该实施例的扫描探测显微镜1包括一悬臂固定器2，一前端安有触针3的悬臂5，其底端由呈平板形的主体部分4以单一支撑状态支撑，且其通过主体部分4可安装和拆卸地固定至悬臂固定器2，一装有样品S的工作台6，其可将样品S安置于触针3相对的位置，移动装置9包括一XY扫描仪7和一Z扫描仪8，用来在与样品的表面平行的XY方向上相对移动触针3和样品S，且用来在与样品的表面垂直的Z方向上相对移动触针
3和样品S，以及测量装置10用来测量悬臂5的位移。

[0084] 进一步讲，将通过举一个以一预定频率振荡悬臂5来测量样品S的表面形状的例子从而依照本实施例做出解释。

[0085] 如图2至图4所示，悬臂固定器2包括一底部构件12，该底部构件有一装配部分11用来装配已被置于一预定位置的主体部分4从而使在悬臂5的轴线A以及一水平面间形成的夹角θ1为一预定角度，一带形薄片(固定构件)13在将主体部分4装配到装配部分
11上的情况下至少与主体部分4的表面4a接触，并在以大致与轴线A的方向(悬臂5的纵向)垂直的方向延伸，以及一按压装置14用来以一预定压力将薄片13的两端压至主体部分4，通过薄片13将主体部分4固定在装配部分11上，并可以通过去掉压力从而将薄片13从主体部分4的表面4a上分离。

[0086] 底部构件12从上看大致呈U形，且被固定至如图1所示的连接壁W。进一步讲，如图2所示，装配部分11处于其开口部分的附近。装配部分11与主体部分4的一后面(在与触针3所在面相对的面上)4b以及一后端部分4c相接触。因此如图4所示，悬臂5被装配在装配位置11上，而在其与水平面相对倾斜成预定夹角θ1的状态下不会在它们之间产生位移。

[0087] 进一步讲，底部构件12上有一支撑部分15，15处于离开装配部分11一预定距离的位置，且支撑部分15的上部通过销钉枢接在金属制成的固定板16上。即固定板16可以以销钉17为中心转动。

[0088] 如图3所示，固定板16从其前端面上看呈U形，且底部端面从上看呈矩形。进一步讲，固定板16置于使得装配部分11被放置在前端侧面的开口部分的内部。即两个突出部分16a处于两侧从而将装配部分11插入其中。

[0089] 进一步讲，如图4所示，一弹簧位于固定板16的底端面和底部构件12之间，用来促使底部构件11将底端面从底部构件12上分离。因此，固定板16总是以销钉17为轴转动从而使前端面靠向底部构件12。

[0090] 薄片13由比如聚酰亚胺、聚酰胺或类似的树脂类材料构成，且其两端通过螺钉构件19固定到两突出部分16a。即薄片13在与主体部分的表面4a(有触针3的一面)接触状态下桥接于两突出部分16a之间。

[0091] 在这里，如上所述，固定板16的前端面总是压向底部构件12，因此固定至两突出部分16a的薄片13也类似地被压向底部构件12。即，通过薄片13，至少主体部分4的表面4a会被压至装配部分11。

[0092] 即，固定板16、支撑部分15以及弹簧18构成了按压装置14。

[0093] 进一步讲，依照该实施例，如图1所示，在装配部分11和主体部分4之间有一压电元件20，用来通过主体部分4以一预定频率振荡悬臂5。该压电元件20根据由一振荡电源21施加的电压振荡。

[0094] 进一步讲，工作台6安装在XY扫描仪7之上，XY扫描仪7安装在Z扫描仪8之上。而且，Z扫描仪8安装在一振荡隔离基座上，该基座未在图中示出。XY扫描仪7和Z扫描仪
8包括比如压电元件，并可在被分别施以XY控制部分22和Z控制部分23的电压而在各自的方向上细微地移动。

[0095] 进一步讲，在样品S之上安置有一光照射部分24用来照射激光L至悬臂5的一反射面，未在图中示出，以及一光探测部分25用来接收由反射面反射的激光L。该激光探测部分25由比如一光电探测器构成，其由4分开用来探测位置变换，即悬臂5离激光L的入射位置的振荡状态。而且，光探测部分将探测到的悬臂5振荡状态时的位置变换以DIF信号的形式输出。

[0096] 进一步讲，控制部分26通过一基于输出DIF信号的反馈控制，控制Z控制部分23，从而控制触针3和样品S之间的距离保持恒定。而且，同时可基于DIF信号测量样品S的表面形状。即，光照射部分24和光探测部分25构成了测量装置10。

[0097] 进一步讲，控制部分26具有全面控制上述相应组成部分的功能。

[0098] 下面将对测量样品S的表面做出解释，该测量是通过如此构成的悬臂2和扫描探测显微镜1进行的。

[0099] 首先，将样品S安装在工作台6上面，根据样品对悬臂5做出选择，且悬臂5被安装至悬臂固定器2。在固定好悬臂5之后，调整光照射部分24和光探测部分25或类似的位置，使得激光L照射在悬臂5的反射面上，且反射的激光L始终入射在光探测部分25上。接着，通过振荡电源21施加预定电压至压电元件20使悬臂5振荡，测量Q曲线及设定工作点(振荡频率的最优值)。

[0100] 完成初始化设置之后，就测量样品S的表面形状。即，将触针3和样品S之间的距离设置在一恒定值的状态下，通过XY控制部分22移动XY扫描器7来扫描样品S。在这种情况下，悬臂5根据样品表面的凹陷和突起而弯曲，且因此，激光L(由反射面反射的激光)入射在光探测部分25的入射位置不同了。而且，激光探测部分25根据入射位置将DIF信号输出至控制部分26。控制部分26基于DIF信号测量样品S的表面形状，并通过反馈控制进行控制，且通过由至Z控制部分23移动Z扫描仪8，使得触针3和样品S之间的距离总是为恒定值。因此可测得样品S的表面形状。

[0101] 在这里，下面会对固定悬臂5的方法做出具体解释。

[0102] 首先，通过一个力克服弹簧18的力，将固定板16的底端面压向底部构件12。因此，固定构件16绕销钉17转动从而移动，使得前端面从底部构件12上分离。在这种情况下，悬臂5的主体部分4被安装在装配部分11上。此时，主体部分4的后面4b和后端部分4c跟装配部分11接触，因此主体部分4就被固定在某位置上不移动。进一步讲，在装配状态，由悬臂5的轴线A和水平面形成的夹角θ1被保持为一预定角度。

[0103] 当装配完主体部分4之后，固定板16的底端面上的按压力(压力)被逐渐放开。当压力被放开后固定板16的底端面一直被弹簧18压迫，固定板16的前端面开始逐渐移向底部构件12，且薄片13开始和主体部分14的表面4a接触。进一步讲，通过进一步移动固定板16，主体部分4可被按压至装配部分11，从而通过按压薄片13的两端被固定至底部构件12。

[0104] 特别地，薄片13包括树脂类材料，因此薄片13容易由其自身的弹性而发生形变。因此，薄片13根据主体部分4表面4a的小凹陷和突起以及主体部分4的外形发生形变且在与其紧密接触态与其紧密接触。即与相关技术的点接触所不同，在这种情况下，薄片13和主体部分4之间没有间隙且接触面积增大。因此，主体部分4被紧紧压至装配部分11从而得以固定。

[0105] 因此，当悬臂5振荡时，主体部分4可以被阻止随悬臂5传来的振荡而振荡，因此不会在悬臂5处于振荡状态时造成影响，且悬臂5可以牢牢在预定频率上振荡。这样，就可以准确并稳定地测得Q曲线，并提高测量结果的稳定性且方便处理。进一步讲，由于使用了薄片13，与主体部分4之间的接触变为面接触并且固定得以进一步保证。同时(薄片)自身的弹性起到衰减(减弱)作用，这样悬臂在振荡状态时就不会受到影响。

[0106] 进一步讲，通过再次按压固定板16的底端面，固定板16的前端面可与底部构件12分离，因此悬臂5可互换。

[0107] 进一步讲，采用聚酰亚胺或聚酰胺作为树脂类材料，可以使延展尽可能小，即使被长时间使用，悬臂5还可通过主体部分4牢牢固定住，就像刚开始被使用一样。因此，可靠性得以提高。

[0108] 下面，将参照图5至图7对依照本发明的悬臂固定器的第二实施例做出解释。进一步讲，根据该实施例，与第一实施例的构成元件相同的部分标有同样的标号，因此不再对其做出解释。

[0109] 第二实施例与第一实施例不同的一点在于，依照第一实施例，通过使用薄片13固定主体部分，而根据第二实施例的悬臂固定器，主体部分4是通过使用有树脂类材料构成的系线固定的。

[0110] 即，本实施例的悬臂固定器30包括一系线(固定部件)31，在将主体部分4装配到装配位置11上的情况下至少与主体部分4的表面4a接触，并在以大致与轴线A的方向垂直的方向延伸，以及按压装置32用来以一预定压力将系线31的两端压至底部构件12，通过系线31将主体部分4固定在装配部分11上，并可以通过去掉压力从而将系线31从主体部分4的表面4a上分离。

[0111] 进一步讲，根据该实施例，底部构件12从上面俯视为矩形。

[0112] 底部构件12有一螺钉构件33用来将系线31的一端沿与悬臂5的轴线A垂直的方向固定。系线31的一端侧通过缠绕螺钉部件33周围固定。进一步讲，底部构件12上有沿系线轴线的通孔34，通孔分别在其上面和侧面即螺钉元件33相对面有开口34a和34b，系线31把装配部分11夹在中间。

[0113] 进一步讲，一插钉35从侧面开口34b插入至通孔34内部，并可在通孔内移动。进一步讲，通孔34内有一弹簧36用来将插钉35的底端面推向外侧。

[0114] 进一步讲，系线31的另一端通过前面的开口34a进入通孔34从而与插钉35的底端面相连。因此，系线31总是被拉伸来将安装在装配部分11上的主体部分4按压在底部构件12上。

[0115] 即，螺钉构件33、通孔34、插钉35以及弹簧36构成了按压装置32。

[0116] 下面将对以此方式构成的悬臂固定器30固定悬臂5的情况进行解释。

[0117] 首先，通过一个顶向弹簧36的力将插钉35推进通孔34使得系线31放松。在这种情况下，将悬臂5的主体部分4安装在装配部件11上。此时，主体部分4的后面4b和后端部分4c与装配部分11产生接触，因此主体部分4被定位且不会移动。进一步讲，由悬臂5的轴线A和水平面形成的夹角保持在预定角度θ1。

[0118] 在装配完主体部分4之后，插钉35在被按压过后逐渐松开。因此，系线31的另一端面被插钉所拉而系线31开始和主体部分4的表面4a产生接触。进一步讲，通过继续移动插钉35，系线31的两端被一预定压力压至底部构件12，这样主体部件4就可被压至装配部分11通过系线31被固定。

[0119] 特别地，因为系线31含树脂类材料，其容易由自身的弹力发生形变。因此，如图7所示，系线31会根据主体部分4表面4a的小凹陷和突起以及主体部分4的外形发生形变，并在紧密接触状态下与其线接触。即，与相关技术的点接触所不同的是，在这种情况下系线31和主体部分4之间没有间隙且接触面积增大了。因此，主体部分4可被紧紧地按在装配部分11上从而被固定住。

[0120] 因此，与上述第一实施例一样，悬臂5可被固定而不会在其处于振荡状态时产生影响，因此可以准确、稳定地测得Q曲线，并提高测量结果的可靠性。

[0121] 进一步讲，依照该实施例，系线31里面可配有一含金属材料柔韧轴芯。因此，系线31更加结实并且压力会被更加有效地传给主体部分4。因此，主体部分4可被稳定且牢牢地固定住。

[0122] 下面将参照图8至图10对依照本发明的悬臂固定器的第三实施例进行解释。进一步讲，依照该实施例，与第一实施例的构成元件相同的部分标有同样的标号，因此不再对其做出解释。

[0123] 第三实施例与第一实施例不同的一点在于，依照第一实施例，通过使用薄片13固定主体部分，而根据第三实施例的悬臂固定器40，主体部分4是通过固定板(板状部件)41自身固定的。

[0124] 即，如图8和图10所示，本实施例的悬臂固定器40包括固定板41，在将主体部分4装配到装配部分11上的情况下至少与主体部分4的表面4a接触。

[0125] 从上俯视固定板41为矩形且通过一销钉与支撑部分15相连。进一步讲，固定板41的前端面与主体部分4的表面4a相接触，且其底端面受弹簧所压迫。进一步讲，如图10所示，固定板41在其与主体部分4的表面4a相接触的区域(前端面)由树脂类薄膜42构成。

[0126] 下面将对以此方式构成的悬臂固定器40的固定悬臂5的情况进行解释。

[0127] 首先，通过一个力克服弹簧18的作用力，将固定板41压向底部构件12。于此，固定板41以销钉17为中心转动，使得前端面移动并从底部构件12上分离。在这种情况下，悬臂5的主体部分4被安装在装配部分11上。

[0128] 当装配完主体部分4之后，固定板14的底端面上的压力被逐渐放开。因此，固定板41的前端面开始逐渐移向底部构件12，且树脂类薄膜42开始和主体部分14的表面4a接触。进一步讲，通过进一步移动固定板41，固定板41的前端面可将主体部分4按至装配部分11，从而通过树脂类薄膜42以预定压力被固定。

[0129] 特别地，固定板41和主体部分4产生接触的区域由树脂类薄膜42构成，因此被按压时，树脂类薄膜42根据主体部分4表面4a的小凹陷和突起以及主体部分4的外形发生形变且在与其紧密接触态与其接触。即与相关技术的点接触所不同，在这种情况下，树脂类薄膜42和主体部分4之间没有间隙且接触面积增大。因此，主体部分4被紧紧压至装配部分11从而得以固定。

[0130] 因此，与上述第一实施例一样，悬臂5可被固定而不会在其处于振荡状态时产生影响，因此可以准确、稳定地测得Q曲线，并提高测量结果的可靠性。

[0131] 进一步讲，虽然依照第三实施例，主体部分4通过弹簧18压迫固定板41的底端面从而被压至装配部分11而得以固定，本发明并不局限于该结构。例如，悬臂固定器可由一片簧构成而不使用弹簧等。

[0132] 即，会有这样一个悬臂，底部构件12有装配部分11用来将主体部分4安装到预定定位位置，还有一片簧在将将主体部分4安装在装配部分11的情况下，通过一预定压力按在主体部分4的至少一表面4a上，从而将主体部分4固定至装配部分11。进一步讲，在这种情况下，与第三实施例一样，片簧和主体部分4的表面4a产生接触的部分可以由树脂类薄膜42构成。

[0133] 由此构成的主体部分可被固定至装配部分并由片簧自身的弹性固定住，因此构成还可被简化且更方便制作。进一步讲，即使与第三实施例同样使用片簧，由于具备树脂类薄膜42，悬臂5可被牢牢固定住而不会在其处于振荡状态造成影响。

[0134] 进一步讲，本发明的技术范围并不局限于上述实施例，其可以在不偏离本发明的要点的情况下进行各种改变。

[0135] 比如说，虽然根据上述相应实施例，举了一个通过预定频率振荡悬臂来测量样品的表面的例子，本发明并不局限于此，比方说，这种情况下可通过振荡具有触针的悬臂对MFM(磁力显微镜)进行磁性样品的磁化分布和磁性区域结构等测量，类似的操作可取得类似的效果，该触针可以探测类似AC模式AFM磁力并可探测使悬臂弯曲的幅度或相位。

[0136] 进一步讲，不仅仅如上所述在MFM中，这种情况下还可通过KFM(Kelvin Prove Force显微镜)或SMM(扫描Maxwell-stress显微镜)进行类似的操作并取得类似的效果，即通过测量样品的表面势分布等，上述测量是通过在一导电性的触针(悬臂)和一样品之间施加一交流偏压，通过静电耦合触针和样品来振荡悬臂并探测悬臂弯曲幅度而实现的。

[0137] 进一步讲，还可通过LM-FFM(横向作用力调制摩擦力显微镜)进行类似的操作并获得类似的效果，即通过测量一摩擦力分布。上述测量是通过在AFM，以与一样品表面平行的水平方向振荡该样品并探测悬臂的扭转振荡幅度的情况下进行的，或可通过V-AFM(黏弹性AFM：黏弹性原子-测量作用力显微镜)等进行类似的操作并获得类似的效果，即通过测量一黏弹性分布，上述测量是通过在AFM细微振荡与样品的表面垂直的Z方向上的样品，从而在样品表面施加一周期性作用力以及探测在这种情况下弯曲悬臂的幅度和正弦和余弦部分。

[0138] 进一步讲，虽然依照上述相应的实施例，具有振荡悬臂的结构，悬臂亦可不振荡。并且这样悬臂固定器被牢牢固定住使得主体部分不振荡，且因此，即使地板传来振荡，来自外界的声音或类似造成的振荡被传导，主体部分可以保持不被振荡，进一步讲，悬臂固定器的阻尼效应(衰减效应)起到作用，因此振荡没有被传给悬臂。这样，测量结果的可靠性得以提高。

[0139] 进一步讲，虽然依照上述相应的实施例，测量装置通过光学杠杆型探测悬臂的位移，该测量装置并不局限于光学杠杆型。比如说，杠杆自身可采用一具有位移探测功能(通过诸如一压电元件等)的自探测型。

[0140] 进一步讲，上述相应的实施例中，固定构件和树脂类薄膜可通过使用诸如传导性树脂材料来提供导电性。

[0141] 因此，因此悬臂可避免被充电，或所充静电可被去掉。进一步讲，因此由电场或磁场所造成的影响可被尽可能减小。这样就可以进一步提升测量结果的可靠性。

[0142] 进一步讲，对于传导性树脂材料，可采用自身有导电性的树脂类材料，或采用混合材料，例如碳纳米管碳材料，或金属材料加不含导电性的树脂类材料。

[0143] 进一步讲，仍旧是依照上述相应的实施例，测试环境未提及，则本发明的应用不受测试环境所限。只要测试环境为这样一个环境，扫描探头显微镜适用的测量环境均适用，即不但在空气，而且在气体、真空、液体等中，本发明均适用。本发明同样可适用在温控制环境中：低温、高温等，亦可适用于湿度控制环境等。进一步讲，在任何上述情况下，可进行类似操作且取得类似的效果。