本發(fā)明涉及掃描隧道顯微鏡領域，尤其涉及一種掃描隧道顯微鏡針尖制備裝置及其制備方法。

背景技術：

目前，根據文獻“automatedelectrochemicaletchingandpolishingofsilverscanningtunnelingmicroscopetips”以及文獻“電化學液膜法腐蝕制備stm探針及其掃描應用”的記載，人工監(jiān)控的同時，還需人工不斷操作，針尖與液膜接觸需要手動調節(jié)旋鈕來移動顯微鏡載物臺；往復運動的過程中，每次平移距離和在水平方向的合力由于手動操作，存在很大的誤差，對針尖的形狀有很大影響。腐蝕開始前需用滴管仔細修整液膜厚?。桓g過程中若溶液膜破裂，則需要滴管再次向溶液環(huán)上滴加溶液，由于人工操作，所以每次滴加溶液的位置、角度、質量都存在不同的可能，這在整個腐蝕過程中增加了許多不可控的因素。若溶液環(huán)沒有被及時添加溶液，那么金屬絲尖端可能因暴露的在大氣中而被污染，對接下來的腐蝕產生影響。另外，整個裝置并未重復利用殘余溶液，而是用脫脂棉吸收，這樣會造成不必要的浪費。

技術實現要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種掃描隧道顯微鏡針尖制備裝置，解決人工操作及監(jiān)控影響針尖質量、工作效率低及腐蝕過程溶液浪費嚴重的問題。

本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下：一種掃描隧道顯微鏡針尖制備裝置，包括探針塔、溶液槽、溶液塔和可測定行進距離的驅動部件，所述驅動部件與所述探針塔連接，所述溶液槽設置在所述探針塔下方，待腐蝕銀絲一端固定設置在所述探針塔上，所述待腐蝕銀絲另一端可解除插設在所述溶液塔內，所述探針塔內部設置有定值電阻，所述定值電阻與待腐蝕銀絲連接，所述定值電阻并聯(lián)設置有微控板。

進一步，所述驅動部件包括絲桿步進電機、旋轉臺和旋轉安裝座，所述絲桿步進電機固定設置在所述旋轉臺上，所述旋轉臺下部可旋轉插設在所述旋轉安裝座上，所述旋轉安裝座上設置有電機啟動開關，所述旋轉臺側面與所述電機啟動開關可解除式相抵，所述絲桿步進電機上設置有螺旋測微器。

進一步，所述探針塔包括解除傳動部件、壓電陶瓷和針尖連接部件，所述解除傳動部件通過轉子與所述探針塔連接，所述針尖連接部件通過所述壓電陶瓷與所述解除傳動部件連接。

進一步，所述解除傳動部件包括軸承和連接件，所述軸承套設在所述轉子外側，所述軸承內側與所述轉子固定連接，所述連接件套設在所述軸承外側，所述連接件內側與所述軸承外側固定卡接，所述壓電陶瓷與所述連接件固定連接。

進一步，所述針尖連接部件包括夾持部件和夾持部件固定件，所述夾持部件固定件一側與所述壓電陶瓷固定連接，所述夾持部件固定件另一側與所述夾持部件可拆卸連接，所述待腐蝕銀絲夾設在所述夾持部件內側。

進一步，所述溶液塔包括基座、蠕動泵、導管和環(huán)形鉑銥環(huán)，所述溶液塔卡設在所述基座上，所述環(huán)形鉑銥環(huán)設置在所述基座的上部，所述蠕動泵外側設置有導管通道，所述導管設置在所述導管通道內，所述導管一端與所述溶液槽連通，所述導管另一端設置在所述環(huán)形鉑銥環(huán)位置處。

本發(fā)明提供一種掃描隧道顯微鏡針尖制備裝置，包括探針塔、溶液槽、溶液塔和可測定行進距離的驅動部件，所述驅動部件與所述探針塔連接，所述溶液槽設置在所述探針塔下方，待腐蝕銀絲一端固定設置在所述探針塔上，所述待腐蝕銀絲另一端可解除插設在所述溶液塔內，所述探針塔內部設置有定值電阻，所述定值電阻與待腐蝕銀絲連接，所述定值電阻并聯(lián)設置有微控板。這樣，驅動部件驅動探針塔向溶液塔移動，在待腐蝕銀絲插入溶液一個微小深度時，回路導通，回路電流有比較大幅度的躍變，如果電流躍變是比較陡峭的，那么與待腐蝕銀絲串聯(lián)的定值電阻兩端電壓則會有明顯的變化，那么就可以通過定值電阻兩端電壓的變化來判斷銀絲插入溶液的臨界狀態(tài)，微控板檢測定值電阻的電壓不等于0時，驅動部件停止行進，探針塔做往復伸縮，待腐蝕銀絲進行腐蝕，微控板檢測定值電阻的電壓小于等于最小電壓值時，溶液塔和探針塔停止工作，驅動部件退回至原位置，腐蝕結束。相對于現有技術而言具有的優(yōu)點是：無需人工操作及監(jiān)控，針尖質量得到有效保障、工作效率高及腐蝕過程溶液可重復利用，避免浪費，節(jié)約成本。

本發(fā)明還提供一種掃描隧道顯微鏡針尖制備裝置制備針尖的方法，包括如下步驟：

s1：將待腐蝕銀絲插入探針塔一端；

s2：驅動部件驅動探針塔向溶液塔移動；

s3：微控板檢測定值電阻的電壓是否等于0，電壓等于0,重復步驟2；

s4：驅動部件停止行進，探針塔做往復伸縮，待腐蝕銀絲進行腐蝕；

s5：微控板檢測定值電阻的電壓是否小于等于最小電壓值，電壓大于最小電壓值,重復步驟4；

s6：溶液塔和探針塔停止工作，驅動部件退回至原位置，腐蝕結束。

這樣，驅動部件驅動探針塔向溶液塔移動，在待腐蝕銀絲插入溶液一個微小深度時，回路導通，回路電流有比較大幅度的躍變，如果電流躍變是比較陡峭的，那么與待腐蝕銀絲串聯(lián)的定值電阻兩端電壓則會有明顯的變化，那么就可以通過定值電阻兩端電壓的變化來判斷銀絲插入溶液的臨界狀態(tài)，微控板檢測定值電阻的電壓不等于0時，驅動部件停止行進，探針塔做往復伸縮，待腐蝕銀絲進行腐蝕，微控板檢測定值電阻的電壓小于等于最小電壓值時，溶液塔和探針塔停止工作，驅動部件退回至原位置，腐蝕結束。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種掃描隧道顯微鏡針尖制備裝置的整體結構示意圖；

圖2為本發(fā)明一種掃描隧道顯微鏡針尖制備裝置的局部結構示意圖；

圖3為本發(fā)明一種掃描隧道顯微鏡針尖制備裝置的局部結構爆炸示意圖；

圖4為本發(fā)明一種掃描隧道顯微鏡針尖制備裝置制備針尖的流程示意圖。

附圖中，各標號所代表的部件列表如下：

1、絲桿步進電機，2、旋轉臺，3、旋轉安裝座，4、連接件，5、軸承，6、壓電陶瓷，7、夾持部件固定件，8、夾持部件，9、基座，10、蠕動泵，11、環(huán)形鉑銥環(huán)，12、溶液槽，13、底座。

具體實施方式

以下結合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

如圖1-圖4所示，本發(fā)明提供一種掃描隧道顯微鏡針尖制備裝置，包括探針塔、溶液槽12、溶液塔和可測定行進距離的驅動部件，所述驅動部件與所述探針塔連接，所述溶液槽12設置在所述探針塔下方，待腐蝕銀絲一端固定設置在所述探針塔上，所述待腐蝕銀絲另一端可解除插設在所述溶液塔內，所述探針塔內部設置有定值電阻，所述定值電阻與待腐蝕銀絲連接，所述定值電阻并聯(lián)設置有微控板。這樣，驅動部件驅動探針塔向溶液塔移動，在待腐蝕銀絲插入溶液一個微小深度時，回路導通，回路電流有比較大幅度的躍變，如果電流躍變是比較陡峭的，那么與待腐蝕銀絲串聯(lián)的定值電阻兩端電壓則會有明顯的變化，那么就可以通過定值電阻兩端電壓的變化來判斷銀絲插入溶液的臨界狀態(tài)，微控板檢測定值電阻的電壓不等于0時，驅動部件停止行進，探針塔做往復伸縮，待腐蝕銀絲進行腐蝕，微控板檢測定值電阻的電壓小于等于最小電壓值時，溶液塔和探針塔停止工作，驅動部件退回至原位置，腐蝕結束。

本發(fā)明的掃描隧道顯微鏡針尖制備裝置，如圖1-圖4所示，在前面描述的技術方案的基礎上還可以是：所述驅動部件包括絲桿步進電機1、旋轉臺2和旋轉安裝座3，所述絲桿步進電機1固定設置在所述旋轉臺2上，所述旋轉臺2下部可旋轉插設在所述旋轉安裝座3上，所述旋轉安裝座3上設置有電機啟動開關，所述旋轉臺2側面與所述電機啟動開關可解除式相抵，所述絲桿步進電機1上設置有螺旋測微器。這樣，旋轉臺2在旋轉一個方向可以實現絲桿步進電機1角度變化，方便安裝及拆卸待腐蝕銀絲，當旋轉臺2旋回時，旋轉臺2側面與所述電機啟動開關相抵，實現電源連通，絲桿步進電機1帶動待腐蝕銀絲行進，在絲桿步進電機1上設置有螺旋測微器，可以測得絲桿步進電機1的行進距離，根據這些測得的參數，可以判斷待腐蝕銀絲插入溶液的臨界點。進一步優(yōu)選的技術方案是：所述探針塔包括解除傳動部件、壓電陶瓷6和針尖連接部件，所述解除傳動部件通過轉子與所述探針塔連接，所述針尖連接部件通過所述壓電陶瓷6與所述解除傳動部件連接。這樣，待腐蝕銀絲固定安裝在針尖連接部件上，當壓電陶瓷6加上與自發(fā)極化相同的外電場時,相當于增強了極化強度。極化強度的增大使壓電陶瓷6沿極化方向伸長；相反,如果加反向電場,則壓電陶瓷6沿極化方向縮短，可以實現待腐蝕銀絲的往復運動，解除傳動部件使得壓電陶瓷6以及針尖連接部件不會跟隨絲桿步進電機1的轉動二轉動，進而實現絲桿步進電機1驅使解除傳動部件、壓電陶瓷6和針尖連接部件向前移動。進一步優(yōu)選的技術方案是：所述解除傳動部件包括軸承5和連接件4，所述軸承5套設在所述轉子外側，所述軸承5內側與所述轉子固定連接，所述連接件4套設在所述軸承5外側，所述連接件4內側與所述軸承5外側固定卡接，所述壓電陶瓷6與所述連接件4固定連接。這樣，在轉子轉動時，軸承5內側隨之轉動，外圈保持靜止。

本發(fā)明的掃描隧道顯微鏡針尖制備裝置，如圖1-圖4所示，在前面描述的技術方案的基礎上還可以是：所述針尖連接部件包括夾持部件8和夾持部件固定件7，所述夾持部件固定件7一側與所述壓電陶瓷6固定連接，所述夾持部件固定件7另一側與所述夾持部件8可拆卸連接，所述待腐蝕銀絲夾設在所述夾持部件8內側。這樣，夾持部件固定件7另一側與夾持部件8可拆卸連接，待腐蝕銀絲夾設在所述夾持部件8內側，實現待腐蝕銀絲的安裝快捷方便，大大提高了工作效率。

本發(fā)明的掃描隧道顯微鏡針尖制備裝置，如圖1-圖4所示，在前面描述的技術方案的基礎上還可以是：所述溶液塔包括基座9、蠕動泵10、導管和環(huán)形鉑銥環(huán)11，所述溶液塔卡設在所述基座9上，所述環(huán)形鉑銥環(huán)11設置在所述基座9的上部，所述蠕動泵10外側設置有導管通道，所述導管設置在所述導管通道內，所述導管一端與所述溶液槽12連通，所述導管另一端設置在所述環(huán)形鉑銥環(huán)11位置處。這樣，工作時，蠕動泵10將溶液槽12內的溶液吸到環(huán)形鉑銥絲位置處，由于待腐蝕銀絲一端與所述環(huán)形鉑銥絲位置處所形成的溶液膜可解除式插接，進而實現對待腐蝕銀絲的電解腐蝕。

本發(fā)明的掃描隧道顯微鏡針尖制備裝置，如圖1-圖4所示，在前面描述的技術方案的基礎上還可以是：還包括底座13，所述溶液槽12設置在所述底座13中部上方，所述驅動部件和所述溶液塔設置在所述溶液槽12兩側。這樣，將溶液槽12、溶液塔和驅動部件固定設置在底座13上，使得各個部件之間的固定更加穩(wěn)固，而且通過底座13可以調整驅動部件和溶液塔的安裝位置，使得驅動部件和溶液塔精準對位，保證腐蝕質量。

如圖1-圖4所示，本發(fā)明還提供一種掃描隧道顯微鏡針尖制備裝置制備針尖的方法，包括如下步驟：

s1：將待腐蝕銀絲插入探針塔一端；

s2：驅動部件驅動探針塔向溶液塔移動；

s3：微控板檢測定值電阻的電壓是否等于0，電壓等于0,重復步驟2；

s4：驅動部件停止行進，探針塔做往復伸縮，待腐蝕銀絲進行腐蝕；

s5：微控板檢測定值電阻的電壓是否小于等于最小電壓值，電壓大于最小電壓值,重復步驟4；

s6：溶液塔和探針塔停止工作，驅動部件退回至原位置，腐蝕結束。

這樣，驅動部件驅動探針塔向溶液塔移動，在待腐蝕銀絲插入溶液一個微小深度時，回路導通，回路電流有比較大幅度的躍變，如果電流躍變是比較陡峭的，那么與待腐蝕銀絲串聯(lián)的定值電阻兩端電壓則會有明顯的變化，那么就可以通過定值電阻兩端電壓的變化來判斷銀絲插入溶液的臨界狀態(tài)，微控板檢測定值電阻的電壓不等于0時，驅動部件停止行進，探針塔做往復伸縮，待腐蝕銀絲進行腐蝕，微控板檢測定值電阻的電壓小于等于最小電壓值時，溶液塔和探針塔停止工作，驅動部件退回至原位置，腐蝕結束。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。