DYNAMIC- MODE ATOMIC FORCE- MICROSCOPE PROBE(TIP) VIBRATION SIMULATION METHOD, PROGRAM, RECORDING MEDIUM, AND VIBRATION SIMULATORThe vibration characteristic of a dynamic AFM probe is simulated. For a given operation parameter (for example, the displacement u0 of the probe, the spring constant k of the cantilever, or the radius of curvature of the probe R1) the platespring cantilever to which the probe is attached is vertically moved while being mechanically resonated, and the vibration characteristic of the probe of the dynamic mode atomic force microscope (AFM) for observing the structure of the sample surface is simulated. The vibration information on the probe in the steady state at each initial position u0 (displacement u - time τ) (S103, S104) is recorded, and the movement of the probe is visualized by GUI on the basis of the recorded vibration information. An essential spectroscopy obtained by the AFM, for example the ampliture a - probe initial position u0 relation or the interaction force F - probe initial position u0 relation is determined and shown on a graph according to the approach/separation of the probe (cantilever) to/from the surface.A dynamic-mode atomic-force-microscope probe vibration simulation method for simulating vibration characteristics of a probe of a dynamic-mode atomic force microscope for observing the structure of a surface of a specimen by bringing a cantilever having a probe with a projection at the cantilever end closer to and/or far from the surface of the specimen while producing resonance mechanically, the dynamic-mode atomic-force-microscope probe vibration simulation method comprising: a step in which a processing block inputs a starting position and a turnaround position of the approach and/or leaving of the cantilever, the curvature radius of the probe, the curvature radius of the projection of the probe, and the spring constant of the cantilever, from an input block; a step in which the processing block specifies an initial displacement with respect to an initial probe position and an initial probe velocity; a step in which the processing block sets the initial probe position to the input starting position; a step in which the processing block solves the following equation of motion of the probe when the non-probe side of the cantilever is vibrated, in accordance with the set initial probe position, the specified probe displacement, the specified initial velocity, and the input probe curvature radius, the input projection curvature radius, and the input cantilever spring constant, to obtain the probe displacement and the probe velocity at each time; Mathematical expression1u¨+1Q⁢u˙+u-1k⁢F⁢R⁢1,u+u⁢0-1k⁢F⁢R⁢2,u+u⁢0-2⁢R⁢2=l⁢cosτFR⁢z=23⁢π2⁢ρ2⁢ε⁢σ4⁢R⁢130⁢σz8-σz2 [where 'u' is the displacement of the probe from the initial probe position 'u0' when the cantilever is not expanding nor contracting; 'τ' is a time; 'z' is the probe position z(τ) at the time 'τ'; F(R, z) is the van der Waals force or interaction force acting on the projection or the tip of the spherical probe having the curvature radius 'R' ; 'Q' is the Q value of the cantilever; 'k' is the spring constant; '1' is the excited amplitude; 'ρ' is the atom number density in the probe and the surface; 'σ' is a parameter related to the radius of an atom; 'ε' is a parameter related to the binding energy of the atom; 'R1' is the curvature radius of the probe; 'R2' is the curvature radius of the projection; and 'u0' is the initial probe position] a step in which the processing block stores the obtained probe displacement and time corresponding with each other in a storage block with respect to the initial probe position and stores the probe velocity and time corresponding with each other in the storage block with respect to the initial probe position; a step in which the processing block sets an initial probe displacement and an initial probe velocity in subsequent repeated processing to the values of the probe displacement and the probe velocity obtained at the last time in the step in which the processing block solves the equation of motion to obtain the probe displacement and the probe velocity or to values at a predetermined time; and a step in which, until the value of the set initial probe position becomes smaller than or equal to the value of the input turnaround position or smaller than the value of the input turnaround position, the processing block repeatedly (a) specifies a new initial probe position by subtracting a predetermined cantilever movement increment from the input starting position successively or subtracting the movement increment from the set initial probe position and (b) executes the steps from the step in which the processing block solves the equation of motion to obtain the probe displacement and the probe velocity to the step in which the processing block sets an initial probe displacement and an initial probe velocity to the values at the last time or at a predetermined time, with respect to the newly specified initial probe position.
동적 모드 원자간력 현미경 탐침의 진동 시뮬레이션 방법, 프로그램, 기록매체, 진동 시뮬레이터동적 AFM 탐침의 진동특성을 시뮬레이트한다. 임의의 동작 파라미터(예를 들어, 탐침의 변위 u0, 캔틸레버의 스프링 정수 k, 탐침의 곡률반경 R1)에 대하여, 탐침이 선단에 설치된 판스프링 형상의 캔틸레버를 기계적으로 공진시키면서 상하 움직여, 시료 표면의 구조를 관찰하는 동적 모드 원자간력 현미경(AFM) 탐침의 진동특성을 시뮬레이트하고, 탐침의 초기위치 u0 마다의 정상상태의 진동정보를 기록하여(변위 u-시각 τ)(S103, S104), 기록된 진동정보에 기초하여 GUI로 탐침의 운동을 가시화한다. 한편, AFM에서 얻어지는 주요한 스펙트로스코피, 예를 들어 진폭 a-탐침 초기위치 u0 관계나, 상호작용력 F-탐침 초기위치 u0 관계를 구하고, 탐침(캔틸레버)의 표면에의 접근 및 분리 운동에 대응시켜 그래프화한다.돌기가 붙은 탐침이 선단에 설치된 캔틸레버를, 기계적으로 공진시키면서 시료 표면에 접근 및/또는 분리시켜, 시료 표면의 구조를 관찰하는 동적 모드 원자간력 현미경 탐침의 진동특성을 시뮬레이트하기 위한 동적 모드 원자간력 현미경 탐침의 진동 시뮬레이션 방법으로서, 처리부는, 캔틸레버의 접근 및/또는 분리의 출발위치 및 반환위치와, 탐침의 곡률반경과, 탐침에 붙어 있는 돌기의 곡률반경과, 캔틸레버의 스프링 정수를 입력부로부터 입력하는 단계와, 처리부는, 탐침의 초기위치에 대한 변위의 초기값과, 탐침의 속도의 초기값을 각각 설정하는 단계와, 처리부는, 탐침의 초기위치를 입력된 출발위치로 설정하는 단계와, 처리부는, 설정된 탐침의 초기위치와, 설정된 탐침의 변위 및 속도의 초기값과, 입력된 탐침의 곡률반경, 돌기의 곡률반경 및 캔틸레버의 스프링 정수에 기초하여, 캔틸레버의 탐침이 설치되어 있지 않는 쪽을 진동시킨 경우의 탐침의 다음 식으로 나타내는 운동 방정식을 풂으로써, 시각마다의 탐침의 변위와 탐침의 속도를 구하는 단계와, [수1]  [여기에서, u: 캔틸레버가 신축하지 않은 때의 탐침의 초기위치 u0 로부터의 탐침의 변위, τ: 시각, z: 시각 τ에서의 탐침위치 z(τ), F(R, z): 곡률반경 R의 구형 탐침 선단 및 돌기에 작용하는 반데르발스 힘 또는 상호작용력, Q: 캔틸레버의 Q값, k: 스프링 정수, l: 여기진폭, ρ: 탐침과 표면의 원자의 수밀도, σ: 원자 반경에 관한 파라미터, ε: 원자의 결합 에너지에 관한 파라미터, R1: 탐침의 곡률반경, R2: 돌기의 곡률반경, u0: 탐침의 초기위치] 처리부는, 구해진 탐침의 변위와 시각을 대응시켜 탐침의 초기위치마다 기억부에 기억하고, 그리고 탐침의 속도와 시각을 대응시켜 탐침의 초기위치마다 기억부에 기억하는 단계와, 처리부는, 다음의 반복 처리에서의 탐침의 변위의 초기값 및 탐침의 속도의 초기값을 각각, 상기 탐침의 변위와 탐침의 속도를 구하는 단계에서 구해진 탐침의 변위 및 탐침의 속도의 최종 시각에서의 값, 또는 미리 정해진 시각에서의 값으로 설정하는 단계와, 처리부는, 설정된 탐침의 초기위치의 값이, 입력된 반환위치의 값 이하가 될 때까지 또는 반환위치의 값보다 작아질 때까지, (a) 입력된 출발위치에서 미리 정해진 캔틸레버의 이동 폭을 순차 빼거나, 또는 설정된 탐침의 초기위치에서 이동 폭을 빼, 새로운 탐침의 초기위치를 설정하는 것과, (b) 설정된 새로운 탐침의 초기위치에 대해서, 상기 탐침의 변위와 탐침의 속도를 구하는 단계 내지 상기 최종 시각에서의 값, 또는 미리 정해진 시각에서의 값으로 설정하는 단계를 실행하는 것을 반복하는 단계 를 포함하는 상기 동적 모드 원자간력 현미경 탐침의 진동 시뮬레이션 방법.