专利名称：扫描探针显微镜立式探头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种显微镜调节装置，尤其是扫描探针显微类仪器(如扫描隧道显微镜，原子力显微镜，磁力显微镜和激光检测原子力显微镜等)立式探头。
目前扫描探针显微镜(SPM)立式探头，如市售的美国NanoscopeⅠ.Ⅱ和Ⅲ型，为便于安装和使用，他们都是把探头分为装有探针1的探头上部Ⅰ和装有样品2和压电器件3的探头下部Ⅱ两部分，探头下部Ⅱ固定有三个螺纹副作为可调节的三个支点，把探头上部Ⅰ定位在探头下部Ⅱ的上方，并且三个螺纹副各沿其轴线方向引出一个输入运动的旋柄，通过旋动这三个旋柄来实现探针1对样品2的粗、细调节。
一般情况下，这种调节往往是先在光学放大镜下把探针1与样品2粗调节到一定范围，然后再用步进电机10带动其中一支螺杆作细调节，同时配以压电器件3的电反馈伸缩，把探针1调到对样品2可进行SPM测试的位置。
这就是说通常SPM立式探头，是在光学放大镜下，通过两个旋柄分别调节支撑探头上部Ⅰ的两个支点来完成手动的粗调节工作的。在这个调节过程中，使用的光学放大镜要随时做焦距的匹配调节，才能通过调节支撑探头上部Ⅰ的两个支点，确定探针对样品的相对位置，这样使调节操作工作即费时又复杂。
本发明的目的是提供一种SPM立式探头，它只使用一个旋柄，可以同时调节支撑探头上部Ⅰ的两个支点移动，以便利于探针1与样品2间距的粗调节，克服原调节机构的费时和复杂，使调节操作工作即省时又简便。
为达到上述目标，本发明的解决方案是，采用螺纹副驱动的滑动机构，以其滑动构件充当支撑探头上部Ⅰ的两个支点，同时受一个旋柄操纵，以进行探针1相对样品2间距的粗或细调操作。探头上部Ⅰ的另外一个支点，仍采用单独螺纹副进行调节，配以压电器件的电反馈伸缩完成SPM测试调节过程。
本发明扫描探针显微镜(SPM)立式探头，具有安装针尖1的探头上部Ⅰ，安装有样品2和压电器件3的探头下部Ⅱ，以及固定在探头下部Ⅱ上的调节机构。在探头下部Ⅱ上，旋柄4和旋柄6作为运动输入端，旋柄4和旋柄6与连接的螺纹副之间，分别连接传动组件8和传动组件9，通过传动组件8和传动组件9而引出(如图所示)。旋柄4与连接的螺纹副上装有一个滑动机构5，旋柄6连接螺纹副机构7，探针1的下方为压电器件3，样品2装在压电器件3上。当进行SPM测试调节时，探头上部Ⅰ放到探头下部Ⅱ之上进行探针1对样品2的逼近调节，先由旋柄4经传动组件8，通过螺纹副驱动的滑动机构5，使其作为支撑探头上部Ⅰ的两个支点的滑动构件，同时受到调节。以实现粗调探针1与样品2之间的距离，接下来由步进电机10带动旋柄6，通过传动组件9驱动螺纹副7调节探头上部Ⅰ的另一个支点，同时配以压电器件3的电反馈伸缩，进行细调探针1与样品2之间的距离，完成SPM测试调节过程。
旋柄4和旋柄6作为运动输入端，也可以不用传动组件8和传动组件9，旋柄4和旋柄6与连接的螺纹副分别直接相连，沿其螺纹轴线方向引出。
旋柄4或旋柄6与步进电机相连接。当步进电机10与旋柄6连接时，以螺纹副7做细调节，旋柄4操纵的螺纹副驱动的滑动机构5做粗调节使用。
当步进电机10与旋柄4连接作细调节，旋柄6则变为粗调节手动旋柄。
为增加调节及定位的稳定性，在滑动机构5的滑动构件与探头上部Ⅰ相接触的部位以及螺纹副7与探头上部Ⅰ相接触的部位，均可采用永磁元件来增加探头上部Ⅰ和探头下部Ⅱ之间的贴紧力。
由于本发明对探针显微镜(SPM)立式探头调节机构的改进，使之在对样品测试操作时，克服了原有调节机构的费时和复杂，可以一只手调节光学放大镜焦距，另一只手粗调旋柄连续完成粗调工作，作到省时和简便，并且图像清晰。
本发明的SPM立式探头，已被我们成功地应用在扫描隧道显微镜和激光检测原子力显微镜当中，并皆能稳定地获得石墨样品原子级分辨率的清晰测试图像。
附图
是扫描探针显微镜立式探头纵剖图。
权利要求1.一种扫描探针显微镜立式探头，其部件有装有探针(1)的探头上部Ⅰ，装有样品(2)和压电器件(3)的探头下部Ⅱ，以及固定在探头下部Ⅱ上的调节机构，其特征在于所述的调节机构中，探头旋柄(4)与连接的螺纹副上装有一个滑动机构(5)，旋柄(6)连接螺纹副机构(7)，探针(1)的下方为压电器件(3)。
2.根据权利要求1所述的扫描探针显微镜立式探头，其特征在于所述的旋柄(4)或旋柄(6)与步进电机(10)相连接。
3.根据权利要求1所述的扫描探针显微镜立式探头，其特征在于所述的旋柄(4)和旋柄(6)与连接的螺纹副之间，分别连接传动组件(8)和传动组件(9)。
4.根据权利要求1所述的扫描探针显微镜立式探头，其特征在于所述的旋柄(4)和旋柄(6)与连接的螺纹副，分别直接相连。
专利摘要本实用新型是一种扫描探针显微镜SPM的立式探头，它使用一只旋柄4，通过滑动机构5同时调节支撑探头上部I的两个支点运动；再用旋柄6带动螺纹副7调节另一支点，同时配以压电器件3的电反馈伸缩，完成SPM测试调节任务，克服了原有调节装置，在对样品测试调节时的复杂和费时，达到了方便省时调节的目的。
文档编号G02B21/00GK2208271SQ9421706
公开日1995年9月20日 申请日期1994年7月21日 优先权日1994年7月21日
发明者白春礼, 戴长春, 黄桂珍, 陈增波, 王培森, 商广义 申请人:中国科学院化学研究所