一种原子力显微镜样品标定方法与流程

本发明涉及一种原子力显微镜样品标定方法，属于显微镜标定技术领域。

背景技术：

原子力显微镜是一种在纳米尺度上观测物品表面形貌的重要仪器。原子力显微镜的工作模式是以针尖与样品之间的作用力的形式来分类的。主要有以下3种操作模式：接触模式(contact mode)，非接触模式(non-contact mode)和敲击模式(tapping mode)。样品的载体选择范围很大，包括云母片、玻璃片、石墨、抛光硅片、二氧化硅和某些生物膜等，其中最常用的是新剥离的云母片，主要原因是其非常平整且容易处理。而抛光硅片最好要用浓硫酸与30％双氧水的7∶3混合液在90℃下煮1小时。利用电性能测试时需要导电性能良好的载体，如石墨或镀有金属的基片。

通常纳米颗粒的制样方法为：先将纳米粉末分散到溶剂中，然后，滴涂或旋涂到基底上，基底可以是云母片、高定向热解石墨(HOPG)或单晶硅片等，但是，这种制样方法无法使实验者对感兴趣样品的位置进行标定。在应用原子力显微镜观察样品时，一旦样品被取出后，就很难找回到原来观测的位置。当我们需要原位的观测某样品在某种处理前后的区别，或者重新观测已经测试过的样品时，如何有效的定位样品位置成为了一个需要解决的问题。

专利号为99126338.3，发明名称为“扫描探针显微镜样品定位方法”的中国发明专利申请公开了一种扫描探针显微镜样品定位方法，是在透明基底的一面划分出微小区域并标示不同的数字、外文字母或各种数字符号等标识符以示区别，或者将坐标轴方格纸的小方格内标上各种标识符之后，用双面胶或者胶水等粘粘于透明基底的反面，或利用刻蚀技术，将透明的基底一面刻蚀坐标和格子。该方法的缺陷在于：对透明基底的背面进行刻划标记，很容易损伤基底，刻蚀的技术门槛高，坐标纸的最小标记单位为1毫米，无法将标示符刻画的足够精细，也就无法给出样品的准确位置。

专利号为200810197696.6，发明名称为“基于原子力显微镜的精确定位方法”中国发明专利申请公开了一种基于原子力显微镜的精确定位方法，通过外置光学显微镜找到基底上的待测样品，将带网格的薄片放置到待测样品上方，在光学显微镜下记录待测样品的所对应的区域，用原子力显微镜扫描带网格的薄片，逐级缩小扫描范围，将原子力显微镜的探针定位在待测样品对应格子的上方，最后用洗耳球从旁侧将带网格的薄片轻轻吹开，即可下针进行准确的原子力显微镜的观察。该方法的缺陷在于：通过吸附力将带网格的薄片吸附到样品基底，这很难保证样品标定位置在样品台移动过程中不发生相应的移动；定位样品时，如果基底对薄片的吸附力不够强，很容易对高倍数光学显微镜物镜镜头造成损坏；薄片也很难记录位置；用洗耳球将薄片吹开，容易刮伤样品，不利于得到正确的测试结果，并且，该方法只能一次性标定一个样品，一旦将铜网吹开就不能再次标定了。

因此，提供一种操作方便，可以同时对多个样品位置进行精确标定的原子力显微镜样品标定方法就成为该技术领域急需解决的技术难题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供操作方便，可以同时对多个样品位置进行精确标定的原子力显微镜样品标定方法。

本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：

一种原子力显微镜样品标定方法，步骤如下：

(1)将样品涂布到样品基底上；

(2)样品基底干燥后，自上而下，依次将样品基底与标定铜网和载玻片粘接，在高倍光学显微镜下观测，寻找到合适的样品并记录其在标定铜网上的位置；

(3)在原子力显微镜内置的低倍光学显微镜下，通过标定铜网的标示，寻找到该样品，然后下针，得到样品的原子力显微镜图像。

优选地，所述步骤(1)中所述样品基底为云母片、玻璃片、石墨、抛光硅片、二氧化硅或生物膜。

优选地，所述步骤(1)中所述样品基底为透明样品基底。

优选地，所述步骤(1)中所述云母片是新剥离的云母片。

优选地，所述步骤(1)中所述涂布为旋涂或滴涂。

优选地，所述步骤(2)中所述粘接为液体胶粘接。

优选地，所述步骤(2)中所述液体胶为透明聚乙烯醇(PVAL)。

优选地，所述步骤(2)中所述标定铜网为透射电镜(TEM)标定用的标定铜网。

优选地，所述步骤(2)中所述标定铜网孔径为50-100微米。

优选地，所述步骤(2)中所述标定铜网含有辅助标识符，栏栅状，中空。

优选地，所述步骤(2)中所述高倍光学显微镜的放大倍数为1000倍以上。原子力显微镜内置的低倍光学显微镜的放大倍数为40-100倍。

有益效果：

本发明的原子力显微镜样品标定方法采用了新型的样品台装配方式，栅栏状的标定铜网和接近透明的液体胶可以良好地将高倍光学显微镜的作用发挥出来，使得尽可能地更加清楚地观测和选择样品；透射电镜(TEM)标定铜网的使用，提高了样品位置定位的精确性和便捷性，可以快速记录样品位置，本发明中透射电镜(TEM)标定铜网位置位于云母片之下，使得可以同时对多个样品位置进行标定；本发明的原子力显微镜样品标定方法可以大大节省上机时间和上机费用。

下面通过附图说明和具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。

附图说明

图1是本发明实施例1的原子力显微镜样品标定方法中双基底样品装配方式的结构示意程图。

图2是本发明实施例1的原子力显微镜样品标定方法中标定铜网的结构示意图。

图3是本发明应用实施例1中石墨片没有被氧等离子体轰击前的高倍光学显微镜图像。

图4是本发明应用实施例1中石墨片被氧等离子体轰击后的原子力显微镜图像。

附图中主要零部件名称：

1 云母片 2 标定铜网

3 载玻片

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。此外应理解，在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请权利要求所限定的范围。

实施例1

如图1所示，为本实施例1的原子力显微镜样品标定方法中双基底样品装配方式的结构示意程图，其中，1为云母片，2为标定铜网，3为载玻片；本发明原子力显微镜样品标定方法中所用样品台的装配顺序：双基底样品装配方式，即自上而下依次为云母片1、标定铜网2和载玻片3；其中，标定铜网2为透射电镜(TEM)标定用的标定铜网，用市场上可购的透明聚乙烯醇(PVAL)液体胶粘接云母片1、标定铜网2和载玻片3；也可用市场上可购的双面胶，虽然使用方便，但是由于棉纸、无纺布等基材会影响外置高倍光学显微镜下的成像效果，不利于位置标定，所以优选用透明PVAL液体胶粘接。

如图2所示，是本实施例1的原子力显微镜样品标定方法中标定铜网2的结构示意图，标定铜网2是透射电镜(TEM)标定用的标定铜网，其孔径为50-100微米，含有辅助标识符，栏栅状，中空，在外置高倍光学显微镜下透光，便于样品观测。

本发明提供的原子力显微镜样品标定方法，借助外置高倍光学显微镜和透射电镜(TEM)用的标定铜网，按照附图1所示的双基底样品装配方式，可以同时对多个样品位置进行精确标定，操作方便。

本发明的原子力显微镜样品标定方法，其标定步骤如下：

(1)将样品旋涂到原子力显微镜(Atomic Force Microscope，即AFM)的透明样品基底云母片1上；

(2)干燥后，借助注射器，将云母片1，用透明PVAL液体胶，粘到设置标定铜网2的载玻片3上，标定铜网2的载玻片3之间也通过透明PVAL液体胶粘接，在外置高倍光学显微镜下观测，寻找到合适的样品并记录其在标定铜网2上的位置；

(3)在原子力显微镜内置的低倍光学显微镜下，通过标定铜网2的标示，寻找到该样品，然后下针，得到样品的原子力显微镜图像。

实施例2

本发明的原子力显微镜样品标定方法，其标定步骤如下：

(1)将样品滴涂到原子力显微镜(Atomic Force Microscope，即AFM)的透明样品基底：玻璃片、石墨、抛光硅片、二氧化硅或生物膜上；

(2)待样品干燥后，借助注射器，将玻璃片、石墨、抛光硅片、二氧化硅或生物膜，用透明PVAL液体胶，粘到设置标定铜网2的载玻片3上(标定铜网2的载玻片3之间也通过透明PVAL液体胶粘接)，在外置高倍光学显微镜下观测，寻找到合适的样品并记录其在标定铜网2上的位置；

(3)在原子力显微镜内置的低倍光学显微镜下，通过标定铜网2的标示，寻找到该样品，然后下针，得到样品的原子力显微镜图像。

高倍光学显微镜的放大倍数用常规的放大倍数即可，可以是1600倍。原子力显微镜内置的低倍光学显微镜的放大倍数用常规的放大倍数即可，可以是100倍。

应用实施例1：利用本发明的原子力显微镜样品标定方法研究石墨片在氧等离子体轰击前后的表面形貌变化

取石墨片77mg，分散于40ml乙醇中，超声10min，用KW-4A台式匀浆机将分散液旋涂到新解理的云母片1上(Tedpella牌BP50型圆形云母片，直径10mm)，用医用注射器将deli牌PVAL液体胶把标定铜网2(Gilder牌AG200F2型200目坐标透射电镜(TEM)标定铜网)粘在Tedpella牌BP50型圆形云母片的背面和载玻片3之间，在高倍光学显微镜下寻找片径较大，表面较为平整的石墨片，如图3所示，是本发明应用实施例1中石墨片没有被氧等离子体轰击前的高倍光学显微镜图像，记录其在坐标铜网上的位置，借助原子力显微镜内置的低倍光学显微镜寻找到该样品，将原子力显微镜的探针定位在待测样品上方，下针，进行准确的观测；

测试结束后，将样品台取出，放置于TS-PL02小型等离子体清洗机内，利用氧等离子体轰击石墨片表面5分钟，将样品台取出后，在原子力显微镜下，根据标定铜网标定的位置再次寻找到样品，下针，进行准确的观测，进而可以比较氧等离子体轰击前后，石墨片表面的形貌变化，轰击后石墨片的原子力显微镜(AFM)图像如图4所示(如图4所示，是本发明应用实施例1中石墨片被轰击后的原子力显微镜图像)。

本发明的有益效果：

1、按照本发明所描述的样品台装配方式，栅栏状的标定铜网和接近透明的液体胶可以良好地将外置高倍光学显微镜的作用发挥出来，使得尽可能地更加清楚地观测和选择样品。

2、透射电镜(TEM)标定铜网的使用，提高了样品位置定位的精确性和便捷性，可以快速记录样品位置，本发明中透射电镜(TEM)标定铜网位置位于云母片之下，使得可以同时对多个样品位置进行标定。

3、由上述技术效果1和2带来的上机时间和上机费用的节省。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。