专利名称：扫描隧道显微镜测试台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及材料分析仪器，特别涉及用于纳米材料性能测试的扫描隧道显微镜测试台。
扫描隧道显微镜(STM)具有原子显象能力，主要用于研究物质表面的原子和分子的几何结构及与电子行为有关的物理化学性质。STM也是纳米科技中的重要工具。由于STM可在表面达到原子级的精确定位，它的探针还可对表面非常有限的区域产生影响，从而为纳米尺度上提供了一个微小实验室，STM可成为在纳米尺度上对表面进行改性的工具，为纳米制造领域开拓了广阔的应用前景。
目前纳米技术的研究和应用飞速发展，在对纳米材料进行分析测试时，需要使用扫描隧道显微镜，将被观测的样品置于专门的测试台上，在其上有专门的探针和激光源及激光接收器，还有调节被观测样品位置和光接收器位置的调节装置。现有的扫描隧道显微镜测试台有以下不足1、激光器和接收器水平放置，并分别装在三维和二维调节架上，在激光的光路上方设置了两块反光镜，影响操作者观测样品，且结构也复杂；由于光路长，光易发散，光斑大，使灵敏度降低，因调节环节多使操作复杂，也带来一些不稳定因素。
2、测试台都被一个套筒罩住，在进行样品的位置调整时从侧面不能观察样品的位置变化情况，操作难度增大，误操作易损坏针尖、样品和压电陶瓷管。
3、由于样品大小不一，样品座与针尖有十几毫米间距，目前仪器采用步进电机带动升降，电机每步走7.5纳米，一般升降都要15-20分钟，对于大体积的样品的位置调整需要很长时间，很不方便，浪费时间。
4、周围微小的振动是不断的，没有减振装置，对纳米材料的测试有不可忽略的影响。
5、在STM工作时整个测试台无屏蔽装置，周围的电磁场、气流、粉尘和光影响测试的精度。
本实用新型的目的就是克服上述的不足，提供一种不需反光镜，能在几个侧面观察样品，可以粗调样品台纵向位置，有减振装置和屏蔽罩的一种扫描隧道显微镜测试台。
本实用新型的技术方案是它包括从上至下依次设置的激光器、激光接收器，及两个微调台，位于激光器下面的探针尖及其连接的针尖架，测试样品台及下面的压电陶瓷管，及其x、y、z向调节器，该调节装置置于一外套内，其特征在于所述的激光器发出的光束直接照射在探针尖上并直接反射到激光接收器上；在样品台下方有10mm观察缝，可从侧面观察；所述的样品台的升降调节器设置有粗调节装置；所述测试台的底部有一减振装置；在整个测试台外部套有一个屏蔽罩。
所述的粗调节装置包括设置在所述的调节装置外套底部中心纵向的螺丝孔和与其配套螺杆及其下端的调节手柄调节装置与外套之间滑动配合，可以随螺杆的转动沿纵向移动。
所述的减振装置包括基座及设置在该基座周边的3-8个减振弹簧，该弹簧的下端置于基座上，其上端套在一个与测试台连接的套筒内，该套筒的上底中心有一圆孔，在该弹簧的中心有一固定在基座上的纵向定位柱，该定位柱的上端穿过上述的套筒上底的圆孔。
所述的屏蔽罩为钟形，可以屏蔽电磁场、光线及气流，在其顶端有一透明的观察窗。
本实用新型的优点是1、将激光器直接对准探针尖，并直接反射到激光接收器上，去掉了现有技术中在激光的入射与反射途中的两个反射镜，不仅简化了结构，还消除了反射镜对操作者视线的影响，由于光路缩短，使灵敏度和稳定性均有提高。
2、现有技术中探针尖和样品台都置于一个封闭的套筒内，在两个侧面不能观察到针尖和样品，使得在测试前不好调节针尖与样品的位置，往往调不到位或使针尖撞上述样品及压电陶瓷管造成损坏。本实用新型在针尖和样品台的侧面留有间隙可以在初步调节样品和针尖的位置时用肉眼观察，避免了上述情况的发生。
3、本实用新型的粗调装置可以方便的快速调节样品台的升降，可从15-20分钟减少到半分钟。
4、减振装置大大减少了微小的振动对测试的影响，使测试结果更加准确。
5、屏蔽罩屏蔽了测试现场周围的电磁场、气流和光线对测试的影响，提高了测试精度。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是现有技术中激光光束经两个反射镜反射的光路示意图；图2是本实用新型的总体结构剖视示意图。
图1所示的现有技术的测试台中激光光束经两块反射镜反射的情形。激光器1发出的光束经反射镜14反射后打到针尖座10上，又经反射镜15反射到达接收器2上。可以看出两个反射镜14和15在样品台的上方，影响到从上面观察样品及光束调节。
图2是本实用新型的总体示意图，它包括从上至下依次设置的激光器1、激光接收器2，两个微调台3和4，位于激光器下面的测试针尖及与其连接的针尖座10，样品座5的下面是压电陶瓷管6，它们置于x、y、z向调节座9内，该调节装置置于一外套16内。所述的激光器1发出的光束直接照射在针尖上，并直接反射到激光接收器2上。在样品座5与针尖之间侧面有观察缝；所述的样品座5的调节座9设置有粗调节装置7。所述测试台的底部有一减振装置8在整个测试台外部套有一个屏蔽罩13。
所述的粗调节装置7包括设置在所述的调节装置外套16底部中心纵向的螺丝孔71和与其配套螺杆72及其下端的调节手柄73；所述的调节座9与外套16之间滑动配合，可以随所述螺杆72的转动沿纵向移动。
所述的减振装置8包括基座81及设置在该基座周边的3-8个减振弹簧82，该弹簧的下端置于基座81上，其上端套在一个与测试台连接的套筒83内，该套筒的上底中心有一圆孔，在该弹簧的中心有一固定在基座上的纵向定位柱84，该定位柱的上端穿过上述的套筒圆孔内。
所述的屏蔽罩13为钟形，可以屏蔽电磁场、光线及气流，在其顶端有一透明的观察窗。
权利要求1.一种扫描隧道显微镜测试台，包括从上至下依次设置的激光器、激光接收器，两微调台，位于激光器下面的针尖及与其连接的针尖座，测试样品座及其x、y、z向调节座，该调节装置置于一外套内，其特征在于所述的激光器发出的光束直接照射在测试针尖并直接反射到激光接收器上；在样品台与针尖之间的四周侧面有观察缝；所述的样品台的调节座设置有粗调节装置；所述测试台的底部有一减振装置；在整个测试台外部套有一个屏蔽罩。
2.根据权利要求1所述的扫描隧道显微镜测试台，其特征在于所述的粗调节装置包括设置在所述的调节座外套底部中心纵向的螺丝孔和与其配套螺杆及其下端的调节手柄；所述的调节座与外套之间滑动配合，可以随所述螺杆的转动沿纵向移动。
3.根据权利要求1所述的扫描隧道显微镜测试台，其特征在于所述的减振装置包括基座及设置在该基座周边的3-8个减振弹簧，该弹簧的下端置于基座上，其上端套在一个与测试台连接的套筒内，该套筒的上底中心有一圆孔，在该弹簧的中心有一固定在基座上的纵向定位柱，该定向柱的上端穿过上述的套筒上底的圆孔。
4.根据权利要求1所述的扫描隧道显微镜测试台，其特征在于所述的屏蔽罩为钟形，可以屏蔽电磁场、气流与光线，在其顶端有一透明的观察窗。
专利摘要本实用新型公布了一种扫描隧道显微镜(STM)的测试台,用于分析和研究物质的纳米特性。主要特征是在其光路中不需要反光镜,能在侧面观察分析样品,可以粗调样品台纵向位置,有减振装置及屏蔽罩,可以明显提高分析测试精度和效率。
文档编号G02B21/24GK2465197SQ01201380
公开日2001年12月12日 申请日期2001年2月13日 优先权日2001年2月13日
发明者徐延安 申请人:徐延安