为轻敲模式原子力显微镜设计了一种激励方式,在带有状态反馈的轻敲模式原子力显微镜基础上,除去原有的外加激励信号而引入一个自动增益控制环节,用于维持状态反馈信号的幅度恒定,并将此信号作为悬臂振动的激励信号。该激励方式即为状态激励,用于轻敲模式时可称为状态激励轻敲模式原子力显微镜。采用Matlab/Simulink工具实现了对状态激励轻敲模式原子力显微镜系统的建模和数值仿真,起振曲线证明了状态激励信号能够驱动悬臂振动并调整其工作频率;逼近曲线、线扫描曲线等典型功能仿真实验证明了状态激励方式能够成功地应用于轻敲模式成像。

设计了一种便携式原子力显微镜压电陶瓷管驱动器,该驱动器使用5～12V宽幅直流电源,产生＋215V和±15V的电源供给高压放大模块和信号调理模块,可将输入的-10V～＋10V控制信号,放大为-200V～＋200V的电压驱动压电陶瓷扫描管,功耗仅为2W左右,体积为150mm×60mm,可以使用电池供电并连续工作7～8h。该驱动器是便携式原子力显微镜的一个重要模块,该模块功能的实现使原子力显微镜在工业现场和野外环境进行测量成为可能。