多頻原子力顯微鏡（MF-AFM）
應用說明
原子力顯微術中的多頻技術（MF-AFM），能夠區分探針與樣品交互作用中，以機械、電性、磁性或光學響應形式呈現的不同貢獻。MF-AFM 也對非線性效應敏感，這些效應會使振盪懸臂樑的穩態運動產生諧波失真。
由於大多數 AFM 感測器具有頻率最高達數 MHz 的不同固有振動模態，因此可利用分別激發與偵測這些模態的能力，進行各種物理現象的量測。例如，雙模態激發、雙諧波 Kelvin 探針、多諧波模式，以及許多掃描近場光學顯微術（SNOM）或探針增強技術，經常利用高次諧波的產生。
量測策略
從單一或多個輸入中，同時解調多個頻率成分，是多頻技術的關鍵需求。量測架構的選擇，取決於資訊主要存在於固有振動模態（即共振器的自然振動模態）、諧波（即基頻的整數倍），或兩者之中。我們仍可將 MF-AFM 的量測策略區分為以下三種：
1. 驅動並量測多個固有振動模態，以對應不同交互作用（例如電性與機械作用）的力貢獻。這類量測可採用開迴路或閉迴路配置，以主動追蹤共振。
2. 較高階的固有振動模態具有不同的品質因數 Q 與剛性 k，也可以不同的振幅 A 驅動：這會使共振器與探針—樣品交互作用之間，產生不同的耦合強度與響應。利用不同的固有振動模態，可在第一模態以小振幅偵測短程作用力，並在第二模態以大振幅維持回授穩定。
3. 盡可能記錄探針—樣品交互作用中的多個諧波成分，透過反快速傅立葉轉換（反 FFT），完整重建非線性交互作用。因此，廣泛的量測能力與可調整的調變參數，對於實驗架構的設計與最佳化至關重要。
UHFLI 600 MHz 鎖相放大器
- 2 路 DC–600 MHz、12 位元電壓輸入
- 快速量測：時間常數為 30 ns–76 s
- 最多可同時解調 8 個諧波或頻率
- 支援 Python、MATLAB、LabVIEW、C、.NET 的 API 程式設計
VHFLI 50MHz~200MHz鎖相放大器
- 2 路 DC–50 MHz (或選配可達200MHz)、14 位元電壓輸入
- 短時間常數：14 ns–21 s
- 最多可同時解調 8 個諧波或頻率
- 支援 Python、MATLAB、LabVIEW、C、.NET 的 API 程式設計
選擇 Zurich Instruments 的優勢
- 所有 Zurich Instruments 產品皆內建多頻激發與多重解調偵測功能，可快速完成設定與重新配置。例如，依據儀器平台，透過升級 MF-MD、VHF-MF 或 UHF-MF 選配功能，即可在單一或雙輸出上，產生由正弦波線性疊加而成的驅動訊號。
- 單一儀器即可同時量測各種固有振動模態與諧波的所有頻率成分。輸入訊號可來自垂直或側向偏轉，並可同時量測。
- 在表面成像或力譜模式下，透過 LabOne 資料擷取（DAQ）模組，可同時擷取所有量測訊號，包括相位、振幅、頻率、PID 誤差等。
- 可透過驅動與偵測之間的移相器，或調整兩個驅動訊號之間的相位，使訊號強度最大化。這對於相位相依訊號尤其重要，例如耗散式 Kelvin 探針力顯微術（D-KPFM）、Q-Control 或磁共振力顯微術（MRFM）所研究的訊號。
- 由於 UHFLI 鎖相放大器 的時間常數最低可達 30 ns，因此能將多頻量測能力與高速掃描有效結合。
- 輸入與輸出通道的數量可隨需求擴充：透過多裝置同步（MDS），可將多台儀器無縫整合，使其如同單一儀器般運作。