公开(公告)号：WO01022468A1

公开(公告)日：2001-03-29

申请号：PCT/US2000/025600

申请日：2000-09-19

IPC: B81B3/00 ,  G01B9/04 ,  G01B11/03 ,  G01Q10/04 ,  G01Q20/04 ,  G01Q60/00 ,  G01Q70/04 ,  H01J37/26 ,  H01J49/00 ,  H01L41/08 ,  H01L41/09 ,  H02N2/00

CPC classification number: G01Q10/04 ,  G01Q70/04 ,  Y10S977/851 ,  Y10S977/872

Abstract: An atomic force microscope (2) is comprised of a microactuator (14) for preventing the transfer of any net forces from the microactuator (14) to a support structure (22). The net force transfer prevention can be achieved using either a multi-actuator assembly (230) including a primary microactuator (234) and a counteracting actuator (236) operating substantially out-of-phase with respect to the primary microactuator (234), or a single microactuator (332) mounted on the microactuator's support structure (314) to prevent momentum transfer to the support structure (22) during microactuator (14) operation.

Abstract translation: 原子力显微镜（2）由用于防止任何净力从微致动器（14）传递到支撑结构（22）的微致动器（14）组成。 可以使用包括相对于初级微型致动器（234）基本上异相操作的初级微型致动器（234）和反作用致动器（236）的多致动器组件（230）来实现防止传递阻力的传感器，或 安装在所述微致动器的支撑结构（314）上的单个微型致动器（332），以在微致动器（14）操作期间阻止动力传递到所述支撑结构（22）。

公开(公告)号：WO00058759A2

公开(公告)日：2000-10-05

申请号：PCT/US2000/005450

申请日：2000-03-03

IPC: G01B21/30 ,  G01Q10/06 ,  G01Q20/02 ,  G01Q60/24 ,  G01Q60/34 ,  G05D3/00 ,  G05D3/12 ,  G02B

CPC classification number: G01Q60/34 ,  G01Q10/045 ,  G01Q10/065 ,  Y10S977/849 ,  Y10S977/851 ,  Y10S977/863 ,  Y10S977/869 ,  Y10S977/875 ,  Y10S977/881

Abstract: An AFM (10) that combines an AFM Z position actuator (16) and a self-actuated Z-position cantilever (20) (both operable in cyclical mode and contact mode), with appropriate nested feedback control circuitry to achieve high-speed imaging and accurate Z-position measurements. The self-actuated cantilever (20) includes a Z-positioning element (36) integrated therewith and an oscillator that oscillates the cantilever (20) at a resonant frequency and at an oscillation amplitude equal to a setpoint value. The AFM includes a first feedback circuit (12) nested within a second feedback circuit (14), wherein the first feedback circuit generates a cantilever control signal in response to vertical displacement of the self-actuated cantilever (20) during a scanning operation, and the second feedback circuit (14) is responsive to the cantilever control signal to generate a position control signal.

Abstract translation: AFM（10）组合了AFM Z位置执行器（16）和自动Z位置悬臂（20）（均可在循环模式和接触模式下操作）与适当的嵌套反馈控制电路实现高速成像 和精确的Z位置测量。 自动驱动悬臂（20）包括与其成一体的Z定位元件（36）和振荡器，振荡器以共振频率和等于设定值的振荡振幅振荡悬臂（20）。 AFM包括嵌套在第二反馈电路（14）内的第一反馈电路（12），其中第一反馈电路在扫描操作期间响应于自致动悬臂（20）的垂直位移而产生悬臂控制信号，以及 第二反馈电路（14）响应于悬臂控制信号以产生位置控制信号。

公开(公告)号：WO1997044631A1

公开(公告)日：1997-11-27

申请号：PCT/IB1997000580

申请日：1997-05-20

Applicant: OHARA, Tetsuo

IPC: G01B07/00

CPC classification number: G01Q10/06 ,  G11B9/1436 ,  Y10S977/851

Abstract: A method of and apparatus for producing improved real-time continual nanometer scale positioning data of the location of sensing probe used with one of a scanning tunneling microscope, an atomic force microscope, or a capacitive or magnetic field-sensing system, for measuring the probe distance and the position relative to an atomic surface or other periodically undulating surface such as a grating or the like moving relatively with respect to the probe, and between which and the surface there exists a sensing field, through rapid oscillating of the probe under the control of sinusoidal voltages, and comparison of the phase and/or amplitude of the output sinusoidal voltages produce by current in the sensing field to provide positional signals indicative of the direction and distance off the apex of the nearest atom or undulation of the surface; and, where desired, feeding back such positional signals to control the relative movement of the probe and surface; and wherein improved operation is achieved through one or all of eliminating errors caused by phase delays between the sinusoidal voltage driving the probe and its actual oscillation position, particularly when near the probe natural frequency, thereby providing for increased speed, frequency response and reliability; preventing the possible crashing of the probe into the surface and other probe-to-surface gap control problems; providing for absolute positioning; and providing for improved single and multi-probe micromachined probe design particularly of monolithic crystal wafer construction.

Abstract translation: 用于测量与扫描隧道显微镜，原子力显微镜或电容或磁场感测系统中的一个一起使用的感测探头的位置的改进的实时连续的纳米尺度定位数据的方法和装置，用于测量探针 距离和相对于原子表面或相对于探针相对移动的诸如光栅等的其它周期性起伏的表面的位置，并且在该表面和表面之间存在感测场，通过探针在控制下的快速振荡 的正弦电压，并且通过感测场中的电流产生输出正弦电压的相位和/或幅度的比较，以提供指示离表面的最近原子或起伏的顶点的方向和距离的位置信号; 并且在需要时反馈这种位置信号以控制探针和表面的相对运动; 并且其中通过一个或全部消除由驱动探头的正弦电压与其实际振荡位置之间的相位延迟引起的误差来实现改进的操作，特别是当靠近探头固有频率时，从而提供增加的速度，频率响应和可靠性; 防止探头可能碰撞到表面和其他探针到表面间隙控制问题; 提供绝对定位; 并提供改进的单探针和多探针微加工探针设计，特别是单片晶片结构。

公开(公告)号：WO1996008701A1

公开(公告)日：1996-03-21

申请号：PCT/EP1994003052

申请日：1994-09-12

Applicant: INTERNATIONAL BUSINESS MACHINES CORPORATION ,  GIMZEWSKI, James, Kazimierz ,  SCHLITTLER, Räto, Rudolf ,  WELLAND, Mark, Edward

Inventor： INTERNATIONAL BUSINESS MACHINES CORPORATION

IPC: G01H11/06

CPC classification number: G01Q20/04 ,  G01H11/06 ,  G01K5/72 ,  G01L1/16 ,  G01Q70/14 ,  Y10S977/721 ,  Y10S977/837 ,  Y10S977/849 ,  Y10S977/851 ,  Y10S977/863

Abstract: An electromechanical transducer is described with a moveable, flexible element (1-10) and an amplifier stage (3-7), wherein the amplifier stage is integrated into said element. The transducer further comprises piezoelectric materials (8) to generate a deflection depending signal as input signal of the amplifier stage (3-7). In a preferred embodiment, the flexible element comprises layers (1, 9) of material with different thermal expansion coefficient to enhance the sensitivity of the device as temperature sensor. The new device is applicable in local probe microscopy, such as atomic force microscopy, or as an actuator, as a (chemical) sensor, or as an oscillator.

Abstract translation: 使用可移动的柔性元件（1-10）和放大器级（3-7）描述机电换能器，其中放大器级被集成到所述元件中。 换能器还包括压电材料（8），以产生偏转依赖信号作为放大器级（3-7）的输入信号。 在优选实施例中，柔性元件包括具有不同热膨胀系数的材料层（1,9），以增强器件作为温度传感器的灵敏度。 新器件适用于诸如原子力显微镜的局部探针显微镜，或作为致动器，作为（化学）传感器或振荡器。

公开(公告)号：WO2006004064A1

公开(公告)日：2006-01-12

申请号：PCT/JP2005/012249

申请日：2005-07-01

Applicant: 本田技研工業株式会社 ,  服部 達哉 ,  銭 朴

Inventor： 服部 達哉 ,  銭 朴

IPC: G01N13/10 ,  G01N13/16

CPC classification number: G01Q30/20 ,  G01Q70/10 ,  Y10S977/849 ,  Y10S977/851 ,  Y10S977/86 ,  Y10S977/872 ,  Y10S977/873

Abstract: 　複数の試料を自動的に処理し得る走査型プローブ顕微鏡システムを提供する。 　中空探針３と、中空探針３の後端32に接続されたチューブ４と、中空探針３の下に設けられた支持台１と、支持台１に固定された基板２及び中空探針３の洗浄器５とを具備する走査型プローブ顕微鏡システムであって、試料Sがチューブ４及び中空探針３を通過し、基板２及び洗浄器５は支持台１によって動かされて、それぞれ中空探針３と対向する走査型プローブ顕微鏡システム。

Abstract translation: 能够自动处理多个样品的扫描探针显微镜系统。 扫描探针显微镜系统具有中空探针（3），连接到中空探针（32）的后端（32）的管（4），设置在中空探针（3）下方的支撑台（1），以及 用于中空探针（3）的衬底（2）和垫圈（5），其固定到支撑台（1）上。 样品（S）通过管（4）和中空探针（3），并且基板（2）和垫圈（5）通过支撑台（1）移动，以便分别面对中空探针 （3）。

公开(公告)号：WO0058759A3

公开(公告)日：2001-07-12

申请号：PCT/US0005450

申请日：2000-03-03

Applicant: NANODEVICES INC

Inventor： ADDERTON DENNIS M ,  MINNE STEPHEN C

IPC: G01B21/30 ,  G01Q10/06 ,  G01Q20/02 ,  G01Q60/24 ,  G01Q60/34 ,  G05D3/00 ,  G05D3/12 ,  G01B5/28 ,  G01B7/34

CPC classification number: G01Q60/34 ,  G01Q10/045 ,  G01Q10/065 ,  Y10S977/849 ,  Y10S977/851 ,  Y10S977/863 ,  Y10S977/869 ,  Y10S977/875 ,  Y10S977/881

Abstract: An AFM (10) that combines an AFM Z position actuator (16) and a self-actuated Z-position cantilever (20) (both operable in cyclical mode and contact mode), with appropriate nested feedback control circuitry to achieve high-speed imaging and accurate Z-position measurements. The self-actuated cantilever (20) includes a Z-positioning element (36) integrated therewith and an oscillator that oscillates the cantilever (20) at a resonant frequency and at an oscillation amplitude equal to a setpoint value. The AFM includes a first feedback circuit (12) nested within a second feedback circuit (14), wherein the first feedback circuit generates a cantilever control signal in response to vertical displacement of the self-actuated cantilever (20) during a scanning operation, and the second feedback circuit (14) is responsive to the cantilever control signal to generate a position control signal.

Abstract translation: AFM（10）组合了AFM Z位置执行器（16）和自动Z位置悬臂（20）（均可在循环模式和接触模式下操作）与适当的嵌套反馈控制电路实现高速成像 和精确的Z位置测量。 自动驱动悬臂（20）包括与其成一体的Z定位元件（36）和振荡器，其以共振频率和等于设定值的振荡振幅振荡悬臂（20）。 AFM包括嵌套在第二反馈电路（14）内的第一反馈电路（12），其中第一反馈电路在扫描操作期间响应于自致动悬臂（20）的垂直位移而产生悬臂控制信号，以及 第二反馈电路（14）响应于悬臂控制信号以产生位置控制信号。

公开(公告)号：WO1996032623A1

公开(公告)日：1996-10-17

申请号：PCT/IB1995000252

申请日：1995-04-10

Applicant: INTERNATIONAL BUSINESS MACHINES CORPORATION ,  DUERIG, Urs, T. ,  STALDER, Alain ,  STEINAUER, Hansruedi

Inventor： INTERNATIONAL BUSINESS MACHINES CORPORATION

IPC: G01B07/34

CPC classification number: G01Q10/065 ,  G05D19/02 ,  H03B5/32 ,  Y10S977/851

Abstract: An improvement to a phase controlled mechanical oscillator (111) consists of a balancing network (150) which generates a feedback signal from two different input signals with adjustable weights. One of these input signals is directly derived from the oscillator signal, the other is derived from a phase tracking loop (140). Using the balancing network, adjustments can be made to adapt the feedback to the mechanical properties, in particular to the Q factor, of the oscillator. In a preferred embodiment, all major components are working at an intermediate frequency level, generated by mixing the oscillator frequency with a reference frequency. As a major advantage of this (heterodyne) mixing, the bandwidth of any applied frequency detector can be narrowed, thus increasing the achievable signal-to-noise ratio.

Abstract translation: 对相位控制的机械振荡器（111）的改进由平衡网络（150）组成，其平衡网络（150）产生来自具有可调重量的两个不同输入信号的反馈信号。 这些输入信号之一直接从振荡器信号导出，另一个来自相位跟踪环（140）。 使用平衡网络，可以进行调整以使反馈适应于振荡器的机械特性，特别是Q因子。 在优选实施例中，所有主要部件工作在通过将振荡器频率与参考频率混合而产生的中间频率电平。 作为这种（外差）混合的主要优点，可以使任何施加的频率检测器的带宽变窄，从而增加可实现的信噪比。

公开(公告)号：WO1993018525A1

公开(公告)日：1993-09-16

申请号：PCT/US1993002061

申请日：1993-03-12

Applicant: PARK SCIENTIFIC INSTRUMENTS CORP.

Inventor： PARK SCIENTIFIC INSTRUMENTS CORP. ,  LINKER, Frederick, I. ,  KIRK, Michael, D. ,  SWIFT, Peter, R. ,  ALEXANDER, John, D. ,  PARK, Sang-il ,  PARK, Sung-il ,  SMITH, Ian, R. ,  PARISH, David, M. ,  LEE, Jeong, Ho ,  HOWLAND, Rebecca, S.

IPC: G21K05/10

CPC classification number: G01Q70/02 ,  G01Q30/025 ,  G01Q30/04 ,  G02B21/002 ,  G02B21/26 ,  Y10S977/85 ,  Y10S977/851

Abstract: A scanning probe microscope (100) has a probe (101) removably mounted in the head (108), using kinematic mounting techniques. A motorized, non-stacked x, y coarse movement stage (116) is kinematically positioned with respect to the base (114). A motorized z coarse movement stage (112) positions the head kinematically with respect to the base (114) and allows the height, tilt and pitch of the probe (101) to be adjusted. The scanner (118) includes x, y and z sample position detectors which provide an accurate measurement of the position of the sample with respect to the probe. The outputs of the x, y and z position detectors may also be connected in feedback loops with the controller (110) to improve the performance of the scanning probe microscope (100). An optical viewing assembly (124) provides combined coaxial and oblique views of the cantilever (102) and sample (104). A graphical user interface has simultaneous on-screen optical and scanning probe microscope views.

Abstract translation: 扫描探针显微镜（100）具有可移动地安装在头部（108）中的探针（101），使用运动学安装技术。 电动的，非堆叠的x，y粗移动台（116）相对于基座（114）运动地定位。 机动化z粗动台（112）将头部相对于底座（114）运动地定位，并允许调节探头（101）的高度，倾斜和俯仰。 扫描器（118）包括x，y和z采样位置检测器，其提供样品相对于探针的位置的精确测量。 x，y和z位置检测器的输出也可以与控制器（110）连接在反馈回路中，以改善扫描探针显微镜（100）的性能。 光学观察组件（124）提供悬臂（102）和样品（104）的组合的同轴和斜视图。 图形用户界面具有同时的屏幕光学和扫描探针显微镜视图。

公开(公告)号：WO2008015916A1

公开(公告)日：2008-02-07

申请号：PCT/JP2007/064237

申请日：2007-07-19

Applicant: 独立行政法人科学技術振興機構 ,  小林 大 ,  西田 周平 ,  川勝 英樹

Inventor： 小林 大 ,  西田 周平 ,  川勝 英樹

IPC: G01N13/16

CPC classification number: G01Q60/32 ,  Y10S977/851 ,  Y10S977/863

Abstract: 　ＦＭモードの走査プローブ顕微鏡のカンチレバーが、機械的Ｑ値が低い環境においても安定に振動し、かつ、カンチレバーとサンプルの相互作用に対して高い感度を持つ走査プローブ顕微鏡装置を提供する。 　カンチレバー（４）の共振周波数に近い周波数を持つ駆動信号を信号発生器（９）から振動励起手段（１０）に供給し、カンチレバー（４）を他励振動（強制振動）させる。振動検出手段（５）によって検出されたカンチレバー（４）の振動と前記駆動信号との位相差がゼロになるように、即ち前記駆動信号とカンチレバー（４）の共振周波数が一致するように、（１）前記駆動信号の周波数、または、（２）カンチレバーの共振周波数を（カンチレバー（４）とサンプル（１）の距離を調整することによって）制御する。

Abstract translation: 扫描探针显微镜对悬臂与样品之间的相互作用具有高度的敏感性，其中扫描探针显微镜的悬臂在FM​​模式中即使在低机械Q的环境下也稳定地振荡。具有接近共振频率的频率的驱动信号 悬臂（4）从信号发生器（9）提供给振荡激励装置（10），从而使悬臂（4）分别激励振荡（强制振荡）。 （1）驱动信号的频率或（2）悬臂的共振频率被控制（通过调节悬臂（4）和样品（1）之间的距离），使得驱动信号与振荡之间的相位差 由振荡检测装置（5）检测的悬臂（4）变为零，即驱动信号和悬臂（4）的共振频率彼此匹配。

公开(公告)号：WO2006036217A2

公开(公告)日：2006-04-06

申请号：PCT/US2005/015966

申请日：2005-05-10

Applicant: THE GOVERNMENT OF THE UNITED STATES OF AMERICA, as represented by THE SECRETARY OF THE NAVY

Inventor： SHEEHAN, Paul, E ,  LIOYED, William, J. ,  KING, William, P

IPC: B05D5/00 ,  B05C11/00

CPC classification number: G03F7/0002 ,  G01Q80/00 ,  Y10S977/849 ,  Y10S977/851 ,  Y10S977/855 ,  Y10S977/857

Abstract: The present invention describes an apparatus for nanolithography and a process for thermally controlling the deposition of a solid organic "ink" from the tip of an atomic force microscope to a substrate. The invention may be used to turn deposition of the ink to the substrate on or off by either raising its temperature above or lowing its temperature below the ink's melting temperature. This process may be useful as it allows ink deposition to be turned on and off and the deposition rate to change without the tip breaking contact with the substrate. The same tip can then be used for imaging purposes without fear of contamination. This invention can allow ink to be deposited in a vacuum enclosure, and can also allow for greater spatial resolution as the inks used have lower surface mobilities once cooled than those used in other nanolithography methods.

Abstract translation: 本发明描述了用于纳米光刻的装置和用于热控制固体有机“墨”从原子力显微镜的尖端沉积到​​基底上的方法。 本发明可以用于通过将其温度升高到或低于其低于墨水的熔融温度的温度来将油墨沉积到基底上开启或关闭。 该方法可能是有用的，因为其允许油墨沉积被打开和关闭，并且沉积速率在没有尖端与基材断开接触的情况下改变。 然后可以将相同的尖端用于成像目的，而不用担心污染。 本发明可以允许油墨沉积在真空外壳中，并且还可以允许更大的空间分辨率，因为所使用的油墨一旦冷却而具有比在其它纳米光刻方法中使用的更低的表面迁移率。