원자력 현미경(Atomic Force Microscope, AFM) 시스템에서 탐침 교체 후 광로 조정이 복잡하고 시간이 많이 소요되며 정확도가 부족한 문제를 해결하기 위해, 본 논문에서는 처음으로 탐침과 탐침 클램프의 조립 위치를 정밀 제어하여 교체된 탐침의 위치를 AFM 시스템 원래 광로 위치와 일치시키는 방법을 제안하였다. 이를 통해 AFM 시스템에서 탐침 교체 후 광로 조정 단계를 생략할 수 있다. 본 시스템의 광로 일치 부품은 빔 편향법을 사용하여 탐침 위치와 편향을 확대 및 모니터링하며, 고정밀 변위 및 각도 조절 플랫폼을 이용하여 탐침과 탐침 클램프의 방향을 조절한다. 실물 구축을 통해 탐침 일치 효과를 검증하였으며, 자외선(Ultraviolet, UV) 접착제 경화 과정으로 인한 탐침 위치 이동 영향과 탐침의 다양한 이동량에 따른 검출기 잡음이 AFM 시스템 영상 품질에 미치는 영향을 체계적으로 분석하였다. 실험 결과, 본 시스템으로 조립된 탐침의 평균 위치 정밀도가 약 1.1 µm에 달하며, AFM 시스템에서 일치 탐침 교체는 단 8초가 소요됨을 확인하였다. 본 시스템은 고정밀도 및 안정적인 품질의 탐침 일관성 조립을 실현하여 AFM 시스템의 광로 재교정 작업을 크게 간소화하였으며, 자동 탐침 교체 장치와 결합 시 산업용 계량형 AFM의 작업 및 측정 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

원자력 현미경;탐침 조립;빔 편향법;마이크로미터급 변위 조절