專利名稱:法向力壓電探測傳感器的制作方法
本實用新型屬于光學(xué)顯微鏡和掃描探針顯微鏡(SPM)技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種為近場掃描光學(xué)顯微鏡(NSOM)中光纖探針與樣品間距的控制傳感器。
近場掃描光學(xué)顯微鏡作為一種突破光學(xué)衍射極限的光學(xué)成像手段，其關(guān)鍵技術(shù)之一是探針與樣品之間距離的精確控制。目前NSOM中廣泛采用的是光纖探針的切變力(或稱橫向力)間距控制，但是切變力間距控制還存有一些不足之處，如探針掃描過程中，探針的橫向振動會降低NSOM光學(xué)成像的分辨率，此外光纖的軸向剛性較大，逼近時探針與樣品的接觸極易造成探針或樣品損壞。一種更為理想的方法是采用法向力間距控制，它與切變力所不同，法向力中的光纖探針不是平行于(橫向)樣品表面，而是垂直于(法向)樣品表面振動，類似原子力顯微鏡(AFM)中的懸臂探針，而探測方法大都也是利用AFM光學(xué)杠桿的原理檢測探針振幅的變化。但光學(xué)懸臂結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，操作不便，尤其在光學(xué)成像或光譜分析中有可能引起較大的背景噪聲。
本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提出了一種探測靈敏度高、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、驅(qū)動容易、成本低的法向力壓電探測傳感器。
為達到上述目的，本實用新型采用技術(shù)方案為壓電陶瓷片的下表面電極為接地的公共電極，彎曲的光纖探針粘結(jié)在壓電陶瓷片上組成彎曲光纖探針懸臂。
本實用新型的壓電陶瓷片的上表面電極沿中心線刻分為激勵電極和探測電極。
本實用新型的激勵電極上連接有輸入導(dǎo)線，探測電極上連接有輸出導(dǎo)線。
本實用新型利用壓電效應(yīng)探測探針與樣品表面之間的法向力，完全是一種非光學(xué)方法的探測技術(shù)。與光學(xué)方法相比，不需要復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)極為簡單，壓電片可利用普通壓電蜂鳴器片，機電耦和系數(shù)大，靈敏度高，而且加工簡單，價格低廉。因不必進行對光路，操作也極為方便，特別適用于真空、低溫等條件下。最重要的是這種技術(shù)避免了探測光對光學(xué)成像的干擾，大大提高了圖像的信噪比，也為光譜分析帶來極大的便利。

附圖為本實用新型的結(jié)構(gòu)原理圖。
下面結(jié)合附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作進一步詳細說明。
參見附圖，壓電陶瓷片的下表面公共電極1接地，在壓電陶瓷片的上表面電極2上粘結(jié)有彎曲光纖探針7，彎曲光纖探針7與壓電陶瓷片組成了彎曲光纖探針懸臂，壓電陶瓷片的上表面電極2沿中心線刻分成激勵電極3和探測電極4，激勵電極3上連接有輸入導(dǎo)線5，通過導(dǎo)線5接正弦信號，其頻率為懸臂的諧振頻率，使光纖探針7上下振動，探測電極4則輸出一個與光纖探針7振幅成正比的、頻率相同的正弦信號。當(dāng)光纖探針7逼近樣品表面時，由于光纖探針7與樣品之間法向力的相互作用，光纖探針7的振幅明顯減小，探測電極4的輸出也相應(yīng)減小，這時通過反饋回路則可以將光纖探針控制在離樣品表面幾個納米處。
發(fā)明人給出了本實用新型的第一個實施例首先將壓電陶瓷片磨制成為長方形，壓電陶瓷片2上的銅電極作為公共電極1，將壓電陶瓷片的上面銀電極2沿中心線刻分為激勵電極3和探測電極4，公共電極1接地，然后將彎曲光纖探針7粘結(jié)在壓電陶瓷片的上表面電極2上組成彎曲的光纖探針懸臂，激勵電極3通過導(dǎo)線5接激勵信號，探測電極4通過輸出導(dǎo)線6將光纖探針7振動的振幅信號通過壓電效應(yīng)轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出。
權(quán)利要求
1．法向力壓電探測傳感器，其特征在于壓電陶瓷片的下表面電極(1)為接地的公共電極，彎曲光纖探針(7)粘結(jié)在壓電陶瓷片的上表面電極(2)上組成彎曲光纖探針懸臂。
2．根據(jù)權(quán)利要求
1所述的法向力壓電探測傳感器，其特征在于壓電陶瓷片的上表面電極(2)沿中心線刻分為激勵電極(3)和探測電極(4)。
3．根據(jù)權(quán)利要求
2所述的法向力壓電探測傳感器，其特征在于激勵電極(3)上連接有輸入導(dǎo)線(5)，探測電極(4)上連接有輸出導(dǎo)線(6)。
專利摘要
一種法向力壓電探測傳感器,它是由壓電陶瓷片和粘附在壓電陶瓷片上表面電極上的彎曲的光纖探針組成,壓電陶瓷片的上表面電極沿中心線刻分為左、右兩個電極,在左、右電極上分別連接有輸入和輸出導(dǎo)線。本裝置完全是一種非光學(xué)方法的探測技術(shù),不需要復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)簡單、避免了探測光對光學(xué)成像的干擾,不僅提高了圖像的信噪比,也為光譜分析帶來了便利。
文檔編號G01Q20/04GKCN2463827SQ00261319
公開日2001年12月5日 申請日期2000年11月23日
發(fā)明者張工力, 白永林, 侯洵 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan