高灵敏低噪声光束偏转检测系统设计

为了进一步提高自制超高真空室温非接触式原子力显微镜（NC-AFM）的检测灵敏度和获得材料表面更高分辨率的原子图像,在比较了原子力显微镜探针振动位移检测的三种方法的基础上,重点研究了光束偏转检测方法,理论上分析了这种方法的偏转检测灵敏度与噪声。设计了一个高灵敏度、低噪声的光束偏转检测系统,该系统的激光光斑能够高精度地聚焦在悬臂上,能容易、直观地对准激光光路,并高效地检测到悬臂的振动和探针的共振频率。通过实验,验证了准直激光的质量及光路的对准,并利用该系统在超高真空非接触式原子力显微系统中进行探针振动实验,得到了探针的共振频率为161.736 8 kHz,通过计算得到探针共振的品质因数为12 939,说明系统具有高灵敏度和低噪声的性能。有望在进一步提高原子力显微镜分辨率方面得到应用。