專利名稱:一種臺式一體化原子力顯微鏡的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種臺式一體化原子力顯微鏡。
技術背景
1986年，美國科學家Binning、Quate和Gerber發(fā)明了第一臺原子力顯微鏡 (AFM)0所謂原子力顯微鏡，就是利用原子之間的相互作用力來達到觀測目的的顯微鏡。它通過檢測待測樣品表面和一個微型力敏感元件之間的極微弱的原子間相互作用力來研究物質的表面結構及性質。將一對微弱力極端敏感的微懸臂一端固定，另一端的微小針尖接近樣品，這時針尖將與樣品相互作用，作用力將使得微懸臂發(fā)生形變或運動狀態(tài)發(fā)生變化。 掃描樣品時，利用傳感器檢測這些變化，就可獲得作用力分布信息，從而以納米級分辨率獲得表面結構信息。
原子力顯微鏡是作為繼光學顯微鏡、電子顯微鏡之后的第三代顯微鏡。AFM可以在空氣、真空及液體環(huán)境下實現(xiàn)納米、亞納米分辨測試，且具有可觀察三維圖像、無需對樣品特殊處理等優(yōu)點，其應用除了納米尺度表面形貌的測量，更廣為應用于探索納米尺度下微觀的物性(光、力、電、磁)量測，功能已經(jīng)遠遠超過以往顯微鏡技術，是21世紀納米技術時代科學中一種不可缺少之重要分析儀器。
目前各原子力顯微鏡制造商一般將電子控制系統(tǒng)與掃描探針主機采用分體設計方式，結構分散體積龐大，組合安裝繁瑣，使用親和力不好。為此，我們開發(fā)出臺式一體化原子力顯微鏡，本產(chǎn)品在原子力顯微鏡的基礎上采用臺式一體化設計理念，通過對電子系統(tǒng)、 機械結構、外觀等設計，在結構上實現(xiàn)臺式一體化，功能上實現(xiàn)模塊化，性能比原有的AFM 更加優(yōu)越，功能更加強大，設計上更加人性化，提高了 AFM工作穩(wěn)定性、使用便捷性和防震可靠性等?？纱蟠髷U展原子力顯微鏡的應用范圍，滿足市場科研、工業(yè)和教學等應用需求。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種臺式一體化原子力顯微鏡，提高原子力顯微鏡的工作穩(wěn)定性、使用便捷性和防震可靠性等。
本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)
—種臺式一體化原子力顯微鏡，包括主機和金屬屏蔽隔音箱，所述金屬屏蔽隔音箱內部下端設有電子控制系統(tǒng)；所述主機設在金屬屏蔽隔音箱內的防震裝置上，所述防震裝置通過四根彈簧懸掛在金屬屏蔽隔音箱內；所述主機的下端設有掃描器基座，掃描器基座前側面的中上方設有精密二維調節(jié)裝置，掃描器基座的頂端設有掃描器，所述掃描器的左右兩側對稱設有粗調驅動裝置，掃描器的后端設有微調驅動裝置；所述主機的上端設有探針頭部，探針頭部通過微調驅動裝置和兩個粗調驅動裝置支撐在掃描器基座的上方，探針頭部頂端的左右兩側分別設有四象限接收器二維調整機構和激光器二維調整機構，探針頭部前側面的中下部靠近邊緣處設有探針模塊。
本實用新型的有益效果為采用臺式一體化設計方案，使儀器結構簡單，使用方便；采用大理石及彈簧懸掛式雙重防震裝置，同時控制系統(tǒng)使用金屬箱隔音屏蔽，使外界干擾對儀器工作影響降到最??；采用模塊化的電路設計，可根據(jù)不同需要選用不同功能模塊， 也便于電路持續(xù)改進與維護；采用模塊化的掃描模式設計，可根據(jù)需要更換不同探針模塊， 進而分析不同納米級別的樣品；采用更加精密的自動對焦CCD觀測系統(tǒng)，可對針尖接觸樣品的部位進行放大，實現(xiàn)實時樣品掃描錄像，同時使用二維樣品移動平臺，可以快速搜索感興趣的樣品區(qū)域；探針趨近樣品粗調驅動裝置采用直流馬達控制，設計上更加人性化；具有原子與納米級的分析能力，其操作容易且簡便，可以在大氣、真空、液相等條件下進行對象分析，可進行樣品的電性、磁性及生物活性分析性質分析等，功能遠超以往顯微鏡技術； 既有繼承性，又能滿足當前技術的發(fā)展及市場的需求。


下面根據(jù)附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
圖1是本實用新型實施例所述的一種臺式一體化原子力顯微鏡的整體結構示意圖；
圖2是本實用新型實施例所述的一種臺式一體化原子力顯微鏡主機的結構圖。
圖中
1、主機；2、金屬屏蔽隔音箱；3、防震裝置；4、掃描器基座；5、探針頭部；6、精密二維調節(jié)裝置；7、掃描器；8、粗調驅動裝置；9、探針模塊；10、四象限接收器二維調整機構； 11、激光器二維調整機構；12、微調驅動裝置。
具體實施方式
如圖廣2，本實用新型實施例所述的一種臺式一體化原子力顯微鏡，包括主機1和金屬屏蔽隔音箱2，所述主機1設在金屬屏蔽隔音箱2內的防震裝置3上，所述防震裝置3 通過四根彈簧懸掛在金屬屏蔽隔音箱2內，金屬屏蔽隔音箱2內部下端設有電子控制系統(tǒng)； 所述主機1的下端設有掃描器基座4，掃描器基座4前側面的中上方設有精密二維調節(jié)裝置 6，掃描器基座4的頂端設有掃描器7，所述掃描器7的左右兩側對稱設有粗調驅動裝置8， 掃描器7的后端設有微調驅動裝置12 ；所述主機1的上端設有探針頭部5，探針頭部5通過微調驅動裝置12和兩個粗調驅動裝置8支撐在掃描器基座4的上方，探針頭部5頂端的左右兩側分別設有四象限接收器二維調整機構10和激光器二維調整機構11，探針頭部5前側面的中下部靠近邊緣處設有探針模塊9 ；所述金屬屏蔽隔音箱2的下端裝有電子控制系統(tǒng)， 電子控制系統(tǒng)包括實現(xiàn)掃描器7的各種預設功能以及維持掃描狀態(tài)的反饋控制系統(tǒng)，電子控制系統(tǒng)與計算機系統(tǒng)連接，所述金屬屏蔽隔音箱2主要起消除外界干擾信號作用，同時控濕控溫，使儀器保持在恒溫恒濕最佳工作狀態(tài)。
臺式一體化原子力顯微鏡的基本工作原理是將一對微弱力極端敏感的微懸臂一端固定，另一端有一微小針尖，保持針尖位置不變，通過掃描器7驅動樣品接近針尖，由于樣品表面的原子與微懸臂探針尖端的原子間存在極微弱的排斥力，微懸臂將隨樣品表面形貌而彎曲起伏，利用光學檢測法，可測得微懸臂對應于樣品掃描各點的位置變化，從而獲得被測樣品表面形貌的信息。臺式一體化原子力顯微鏡有兩種基本工作模式接觸式和輕敲式。本實施例所述的一種臺式一體化原子力顯微鏡采用模塊化的設計方式，除以上兩種模式外，可增加磁力模塊、相位模塊及液體池模塊等。
具體使用時，所述主機1通過電子控制系統(tǒng)由計算機系統(tǒng)對其進行控制，按照計算機系統(tǒng)上操作軟件的要求，輸出不同的電壓控制掃描器7，從而帶動樣品移動掃描，針尖與樣品間產(chǎn)生的作用力經(jīng)過探針頭部5內的信號檢測裝置進入電子控制系統(tǒng)，電子控制系統(tǒng)對該信號進行數(shù)字處理后并發(fā)送到計算機系統(tǒng)，計算機系統(tǒng)通過軟件處理將信號轉化成圖像的形式顯示出來。
本實用新型不局限于上述最佳實施方式，任何人在本實用新型的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結構上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術方案，均落在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求
1. 一種臺式一體化原子力顯微鏡，包括主機(1)和金屬屏蔽隔音箱(2)，其特征在于 所述主機(1)設在金屬屏蔽隔音箱(2)內的防震裝置(3)上，所述防震裝置(3)通過四根彈簧懸掛在金屬屏蔽隔音箱(2)內；所述主機(1)的下端設有掃描器基座(4)，掃描器基座(4) 前側面的中上方設有精密二維調節(jié)裝置(6)，掃描器基座(4)的頂端設有掃描器(7)，掃描器(7)的左右兩側對稱設有粗調驅動裝置(8)，掃描器(7)的后端設有微調驅動裝置(12)； 主機(1)的上端設有探針頭部(5 )，探針頭部(5 )通過微調驅動裝置(12)和兩個粗調驅動裝置(8)支撐在掃描器基座(4)的上方，探針頭部(5)頂端的左右兩側分別設有四象限接收器二維調整機構(10)和激光器二維調整機構(11 )，探針頭部(5)前側面的中下部靠近邊緣處設有探針模塊(9)。
專利摘要
本實用新型涉及一種臺式一體化原子力顯微鏡，包括主機和金屬屏蔽隔音箱，金屬屏蔽隔音箱內部下端設有電子控制系統(tǒng)，主機設在金屬屏蔽隔音箱內的防震裝置上，防震裝置通過四根彈簧懸掛在金屬屏蔽隔音箱內；主機的下端設有掃描器基座，掃描器基座前側面的中上方設有精密二維調節(jié)裝置，掃描器基座的頂端設有掃描器，掃描器的左右兩側對稱設有粗調驅動裝置，掃描器的后端設有微調驅動裝置；主機上端設有探針頭部，探針頭部頂端的左右兩側分別設有四象限接收器二維調整機構和激光器二維調整機構，探針頭部前側面的中下部靠近邊緣處設有探針模塊。本實用新型的有益效果為結構簡單，使用方便；外界干擾對儀器工作影響?。痪哂性优c納米級的分析能力。
文檔編號G01Q60/36GKCN202083708SQ201120163732
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月20日
發(fā)明者李立強, 羅先照, 韓雄 申請人:蘇州海茲思納米科技有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan