An apparatus for measuring the amount of motion of the surface of a microscopic object includes a light source, an optical fiber for transmitting the light, and a collection objective. The optical fiber emits the light output through an aperture tapered to a diameter in the range of from 20 nm to 200 nm. The collection objective is positioned to receive both the direct component of the fiber light output and the Doppler-shifted reflected light of the fiber light output from the surface of the object. The direct component and the Doppler-shifted reflected light combine in the collection objective to form an interfered light signal that is output to a photo-receiver. The intensity of the interfered light signal is modulated by the relative phase shift between the two interfering beams and is proportional to the out-of-plane displacement caused by the surface motion of the object surface. The photo-receiver receives the interfered light signal and converts it to an electrical signal that is proportional to the light intensity and representative of the amount of the surface motion of the object. A signal processor processes the electrical signal and outputs the amount of surface motion of the object's surface. A tip altitude control system positions the output end of the optical fiber relative to the surface of the sample. A movable stage receives and secures the object in order to enable measurements to be taken at a plurality of locations on the surface of the object. In addition to measuring surface motion and detecting small mass changes on an object's surface, the invention may be used to measure high frequency surface phonons.

Um instrumento para medir a quantidade de movimento da superfície de um objeto microscópico inclui uma fonte clara, uma fibra ótica para transmitir a luz, e um objetivo da coleção. A fibra ótica emite-se a saída clara através de uma abertura afilada a um diâmetro na escala de 20 nm a 200 nm. O objetivo da coleção é posicionado para receber o componente direto da saída clara da fibra e a luz refletida Doppler-deslocada da saída clara da fibra da superfície do objeto. O componente direto e a liga clara refletida Doppler-deslocada no objetivo da coleção para dar forma a um sinal claro interferido que output a um foto-receptor. A intensidade do sinal claro interferido é modulada pelo deslocamento de fase relativo entre os dois feixes interferindo e é proporcional ao deslocamento do para fora-$$$-PLANO causado pelo movimento de superfície da superfície do objeto. O foto-receptor recebe o sinal claro interferido e converte-o a um sinal elétrico que seja proporcional à intensidade clara e ao representante da quantidade do movimento de superfície do objeto. Um processador do sinal processa o sinal elétrico e outputs a quantidade do movimento de superfície da superfície do objeto. Um sistema de controle da altura da ponta posiciona a extremidade da saída da fibra ótica relativo à superfície da amostra. Um estágio móvel recebe e fixa o objeto a fim permitir medidas de ser feito exame em um plurality das posições na superfície do objeto. Além ao movimento de superfície de medição e a detectar mudanças pequenas da massa na superfície de um objeto, a invenção pode ser usada medir phonons de superfície de alta freqüência.