本發(fā)明涉及原子力顯微鏡下的配件，特別涉及原子力顯微鏡下能夠進(jìn)行樣品池溫度調(diào)控的樣品臺。

背景技術(shù)：

原子力顯微鏡是一種廣泛使用的科研儀器，用于觀察樣品表面分子級的性征和進(jìn)行單分子的力譜實(shí)驗(yàn)。原子力顯微鏡使用時(shí)，溫度是一項(xiàng)非常重要的環(huán)境因素，因?yàn)閱畏肿恿ψV數(shù)據(jù)與環(huán)境溫度相關(guān)?，F(xiàn)有技術(shù)下，原子力顯微鏡環(huán)境溫度控制是通過控制大環(huán)境溫度而實(shí)現(xiàn)。比如將原子力顯微鏡放置在溫度可調(diào)的室內(nèi)，或者將原子力顯微鏡放置在溫度可調(diào)的密封箱內(nèi)。無論室內(nèi)還是密封箱，由于需要調(diào)整溫度的空間太大，將溫度調(diào)整至目標(biāo)溫度需要耗費(fèi)較長時(shí)間，而且溫度調(diào)整不夠精確，能耗較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的問題是原子力顯微鏡進(jìn)行單分子的力譜實(shí)驗(yàn)時(shí)的環(huán)境溫度控制，使其能夠快速調(diào)整溫度，并且提高溫度控制的精確度，并降低能耗。

為解決上述問題，本發(fā)明采用的方案如下：

根據(jù)本發(fā)明的一種用于原子力顯微鏡的溫控樣品臺，包括臺面板、樣品池和溫控室；臺面板為圓形盤面結(jié)構(gòu)；樣品池設(shè)于臺面板上，內(nèi)固定有測溫探頭；測溫探頭外接有測溫接頭；溫控室設(shè)于臺面板下方，為樣品池正下方的腔體，內(nèi)設(shè)有半導(dǎo)體溫控片和散熱盤管；半導(dǎo)體溫控片位于散熱盤管的上方，并緊貼臺面板；半導(dǎo)體溫控片外接有溫控接頭；散熱盤管外接有進(jìn)水接頭和出水接頭。

進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的用于原子力顯微鏡的溫控樣品臺，樣品池是由臺面板上方圓環(huán)體所圍成的結(jié)構(gòu)；溫控室 是由臺面板下方帶有側(cè)向開口的圓環(huán)體所圍成的結(jié)構(gòu)；圍成溫控室的圓環(huán)體與圍成樣品池的圓環(huán)體直徑相同，并具有相互重合的中心軸。

進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的用于原子力顯微鏡的溫控樣品臺，溫控接頭、進(jìn)水接頭和出水接頭位于溫控室之外；溫控接頭通過穿過側(cè)向開口的控制線連接半導(dǎo)體溫控片；進(jìn)水接頭和出水接頭通過穿過側(cè)向開口的管體連接散熱盤管。

進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的用于原子力顯微鏡的溫控樣品臺，還包括溫控腔蓋；溫控腔蓋用于封閉溫控室的底端；溫控腔蓋和溫控室通過螺紋方式相互固定。

進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的用于原子力顯微鏡的溫控樣品臺，溫控室內(nèi)還設(shè)有軟墊塞；軟墊塞用于填充溫控室，限制散熱盤管在溫控室內(nèi)的移動(dòng)，使散熱盤管緊貼在半導(dǎo)體溫控片的下方。

進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的用于原子力顯微鏡的溫控樣品臺，臺面板、樣品池和溫控室是由不銹鋼制成的一體化結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的一種用于原子力顯微鏡的溫控系統(tǒng)，包括溫度測控儀、蠕動(dòng)泵以及上述的用于原子力顯微鏡的溫控樣品臺；所述溫度測控儀通過測溫接頭和溫控接頭分別連接測溫探頭和半導(dǎo)體溫控片；所述蠕動(dòng)泵通過進(jìn)水接頭和出水接頭連接散熱盤管；所述溫度測控儀通過測溫探頭獲取樣品池內(nèi)的溫度，然后將其與目標(biāo)溫度對比，當(dāng)樣品池內(nèi)的溫度與目標(biāo)溫度不一致時(shí)，通過控制半導(dǎo)體溫控片的電流大小和電流方向?qū)悠烦剡M(jìn)行加熱或制冷，從而將樣品池內(nèi)的溫度調(diào)整至目標(biāo)溫度，或維持目標(biāo)溫度。

本發(fā)明的技術(shù)效果如下：本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種溫控樣品臺和溫控系統(tǒng)，使得原子力顯微鏡的溫控調(diào)整限于樣品臺上的樣品池。由于樣品池尺寸本身很小，因此，溫度調(diào)整快捷，并且目標(biāo)溫度控制精確，而且能耗小。具體來說，本發(fā)明能夠在三分鐘內(nèi)使樣品池達(dá)到目標(biāo)溫度，并且溫度穩(wěn)定在±0.1℃，樣品池溫度控制區(qū)間為0~50℃。

附圖說明

圖1是本發(fā)明溫控樣品臺實(shí)施例的部件拆分結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明溫控系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中溫控樣品臺為部件組裝后的結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

下面對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

本實(shí)施例是一種用于原子力顯微鏡的溫控樣品臺，如圖1、圖2所示，包括臺面板11、樣品池12和溫控室13。臺面板11為圓形盤面結(jié)構(gòu)，直徑為6~10厘米。樣品池12設(shè)于臺面板11上，由臺面板11上方圓環(huán)體所圍成的結(jié)構(gòu)。樣品池12內(nèi)固定有測溫探頭21。測溫探頭21外接有測溫接頭31。本實(shí)施例中，測溫探頭21通過粘貼的方式固定在樣品池12內(nèi)。

溫控室13設(shè)于臺面板11下方，是位于樣品池12的下方的腔體。具體來說，溫控室13是由臺面板11下方帶有側(cè)向開口132的圓環(huán)體所圍成的結(jié)構(gòu)。圍成溫控室13的圓環(huán)體與圍成樣品池12的圓環(huán)體直徑相同，并具有相互重合的中心軸。樣品池12和溫控室13的直徑為2~4厘米。臺面板11、樣品池12和溫控室13是由不銹鋼制成的一體化結(jié)構(gòu)。

溫控室13內(nèi)設(shè)有半導(dǎo)體溫控片22、散熱盤管23和軟墊塞24，底端通過溫控腔蓋14密封。溫控腔蓋14上設(shè)有外螺紋141，構(gòu)成溫控室13的圓環(huán)體設(shè)有內(nèi)螺紋131。外螺紋141與內(nèi)螺紋131相嚙合，由此，使得溫控腔蓋14和溫控室13通過螺紋方式相互固定。

半導(dǎo)體溫控片22位于散熱盤管23的上方，并緊貼臺面板11。本實(shí)施例中，半導(dǎo)體溫控片22通過粘貼的方式粘貼在臺面板11下方。半導(dǎo)體溫控片22是根據(jù)珀耳帖效應(yīng)制成的半導(dǎo)體器件，用于對樣品池進(jìn)行加熱或制冷。半導(dǎo)體溫控片22外接有溫控接頭32。也即，溫控接頭32位于溫控室13之外，通過穿過側(cè)向開口132的控制線連接半導(dǎo)體溫控片22。

散熱盤管23位于半導(dǎo)體溫控片22的下方，并位于軟墊塞24的上方。散熱盤管23是由直徑2~4毫米的銅管盤成盤狀而制成。散熱盤管23外接有進(jìn)水接頭331和出水接頭332。也即，進(jìn)水接頭331和出水接頭332位于溫控室13之外，通過穿過側(cè)向開口132的管體連接散熱盤管23。

軟墊塞24位于散熱盤管23的下方，并位于溫控腔蓋14的上方，由軟性材料制成的圓柱體。軟性材料比如TPU或橡膠。軟墊塞24用于填充溫控室13，限制散熱盤管23在溫控室13內(nèi)的移動(dòng)，使散熱盤管23緊貼在半導(dǎo)體溫控片22的下方。

實(shí)施例2

本實(shí)施例是一種用于原子力顯微鏡的溫控系統(tǒng)，如圖2所示，溫度測控儀41、蠕動(dòng)泵42以及實(shí)施例1中的用于原子力顯微鏡的溫控樣品臺。溫度測控儀41通過測溫接頭31和溫控接頭32分別連接測溫探頭21和半導(dǎo)體溫控片22。蠕動(dòng)泵42通過進(jìn)水接頭331和出水接頭332連接散熱盤管23。

溫度測控儀41是由單片機(jī)制成的樣品池溫度控制器，用于控制樣品池12內(nèi)的溫度。具體來說，溫度測控儀41通過測溫探頭21獲取樣品池12內(nèi)的溫度，然后將其與設(shè)定的目標(biāo)溫度對比，當(dāng)樣品池12內(nèi)的溫度與目標(biāo)溫度不一致時(shí)，通過控制半導(dǎo)體溫控片22的電流大小和電流方向?qū)悠烦?2進(jìn)行加熱或制冷，從而將樣品池12內(nèi)的溫度調(diào)整至目標(biāo)溫度，或維持目標(biāo)溫度。