專利名稱：一種用于掃描探針顯微鏡的針尖與樣品間距調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于掃描探針顯微鏡領(lǐng)域。
每一種掃描探針顯微鏡如STM包括三部分掃描頭部、電子學控制系統(tǒng)、計算機軟件系統(tǒng)。掃描頭部包含針尖、樣品臺、掃描器和驅(qū)進型間距調(diào)節(jié)裝置。其中的驅(qū)進型間距調(diào)節(jié)裝置用于精細調(diào)節(jié)針尖與樣品之間的間距。
國際上比較多的驅(qū)進型間距調(diào)節(jié)裝置是采用慣性移動技術(shù)，例如ZL92215769.3。這種慣性移動技術(shù)的穩(wěn)定性和重復(fù)性較差，抗干擾能力亦差，加工難度大。
最近亦有人采用步進馬達與精密螺絲組合的驅(qū)進結(jié)構(gòu)。該精密螺絲不是標準件，沒有互換性，加工要求十分高，耐磨性差，使用壽命有限。如操作不當，就會卡住。參見Science242,209-216。
本實用新型的目的是提供一種用于掃描探針顯微鏡的針尖與樣品間距調(diào)節(jié)裝置，操作方便，使用壽命長、零部件具有互換性，尤其是具有高穩(wěn)定性、高重復(fù)性。
本實用新型為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，采用了以下方案用單一部件代替組合部件構(gòu)成驅(qū)進型間距調(diào)節(jié)裝置。對比技術(shù)Science 242,209-216中采用步進馬達與精密螺絲組合的方案，而本實用新型采用單一的步進馬達標準件作驅(qū)進機構(gòu)。
本實用新型的技術(shù)方案中，用標準零部件代替非標準零部件，對比技術(shù)Science242,209-216中用兩只非標準件螺絲作粗調(diào)，本實用新型用兩只標準件的螺旋測微頭作粗調(diào)。
以上是本實用新型的基本技術(shù)思想。
本實用新型采用垂直設(shè)計方案兩根彈簧連結(jié)針尖安裝塊和連接平板。連接平板上安裝有兩個螺旋測微頭和一個步進馬達，其安裝位置構(gòu)成一個等腰三角形，平板中心部位上安裝掃描器，掃描器上裝有樣品臺，樣品臺上樣品準對探針針尖，針尖和樣品之間的距離由螺旋測微頭和步進馬達來調(diào)節(jié)。在間距的調(diào)節(jié)過程中，對稱地調(diào)節(jié)兩只螺旋測微頭，粗調(diào)樣品和針尖的間距，步進馬達可以外接控制器手動調(diào)節(jié)，亦可用計算機實現(xiàn)自動控制，可用于粗調(diào)，亦可用于細調(diào)。逼近過程大致如下三只調(diào)節(jié)元件粗調(diào)至毫米量級，然后控制馬達使針尖逐漸逼近樣品，配合掃描器的反饋，可以實現(xiàn)針尖和樣品的間距達到納米量級。
本實用新型的優(yōu)點如下由于采用單一步進馬達作間距細調(diào)元件，避免了原來的現(xiàn)有技術(shù)中步進馬達與精密螺絲相結(jié)合的裝配件細調(diào)元件的種種缺點。提高了調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性、重復(fù)性，調(diào)節(jié)過程中不會卡住，不易磨損，延長了使用壽命，并且由于三只調(diào)節(jié)元件均為標準件，故具有互換性，避免了加工的困難和麻煩。
本實用新型的結(jié)構(gòu)如附
圖1、附圖2所示。
附
圖1為針尖與樣品間距調(diào)節(jié)裝置。其中1-連接平板 2-彈簧3-螺旋測微頭4-掃描器5-樣品臺6-探針7-針尖安裝塊8-螺旋測微頭9-步進馬達附圖2為連接平板，其中1-螺旋測微頭安裝孔2-平板3-掃描器安裝孔4-螺旋測微頭安裝孔5-步進馬達安裝孔本實用新型的實施例將高序石墨粘接在一鐵片上，然后將鐵片放置在樣品臺上，用Pt-Ir絲作探針針尖，安裝在針尖塊相應(yīng)的位置上，先用手動的螺旋測微頭，實現(xiàn)粗調(diào)，調(diào)節(jié)至0.1毫米左右。使步進馬達支點所在水平面高于兩螺旋測微頭支點所在的水平面，這時停止粗調(diào)。打開電子學控制箱、設(shè)定初始的隧道電流值，并使其在反饋狀態(tài)工作，開啟步進馬達，自動控制針尖接近樣品，一旦檢測到回路的隧道電流與預(yù)設(shè)電流值相等，表示針尖已進入隧道區(qū)，則停止馬達、調(diào)節(jié)其它參數(shù)實現(xiàn)掃描，并獲取石墨的原子圖象。
權(quán)利要求1.一種用于掃描探針顯微鏡的針尖與樣品間距調(diào)節(jié)裝置是由安裝在連接平板上的兩個螺旋測微頭粗調(diào)元件(3、8)和一個細調(diào)元件組合而成的間距調(diào)節(jié)裝置，其特征在于其中的細調(diào)元件為一個步進馬達(9)的間距調(diào)節(jié)裝置。
專利摘要本實用新型屬于掃描探針顯微鏡領(lǐng)域,是一種針尖與樣品間距調(diào)節(jié)裝置。其中的細調(diào)元件是一個步進馬達。其穩(wěn)定性、重復(fù)性十分良好,使用方便、使用壽命長、具有互換性,可用于各種類型的掃描探針顯微鏡(如:STM)中。
文檔編號G02B21/26GK2326970SQ97242798
公開日1999年6月30日 申請日期1997年12月2日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月2日
發(fā)明者胡鈞, 孫潔林, 徐耀良, 李民乾 申請人:中國科學院上海原子核研究所