用于固定AFM探针的检测装置、铜片及检测方法与流程

本发明涉及显微镜检测技术领域，特别涉及一种用于固定afm(atomicforcemicroscope，原子力显微镜)探针在tem(transmissionelectronmicroscope，透射电子显微镜)中进行检测的检测装置、铜片及检测方法。

背景技术：

摩擦学的研究不仅仅局限于宏观的摩擦仪器下进行实验，近10年来，随着原子力显微镜(afm)等仪器的发展和应用，它们对超滑的微观机理研究起到了极大的推动作用。与此同时，由于接触区面积的大幅度减小，如何对摩擦过程进行分析成为了一个十分重要的问题。由于在摩擦过程中不能对接触区进行过多定性的分析，所以试验后对原子力显微镜(afm)探针的针尖进行检测就成为了判断摩擦过程的一个重要手段。而透射电子显微镜(tem)则是对原子力显微镜(afm)针尖进行分析的一个重要手段。

目前，已有两种方式可以辅助透射电子显微镜(tem)对原子力显微镜(afm)探针针尖进行检测，其一是采用一种特定的夹具对探针进行固定，这种夹具的造价高达十五万人民币，极大的提高了透射电子显微镜(tem)检测实验的成本。其二是采用fib(focusedionbeam，聚焦离子束)对针尖表面进行表层剥离，这种方法虽然成本较低但是实验耗时较长，且对针尖表面有破坏，使得针尖无法进行重复检测。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种用于固定afm探针的检测装置，该装置结构简单，轻便易携，成本极低，并且样品制作方便，操作时间短，且对针尖不会造成破坏。

本发明的另一个目的在于提出一种用于固定afm探针的铜片。

本发明的再一个目的在于提出一种用于固定afm探针的检测方法。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种用于固定afm探针的检测装置，包括：铜片，所述铜片的形状特征为预设厚度和预设直径的半圆薄片，且在所述半圆薄片的中轴线位置设有梯形开口，以生成向铜片内凹的斜面形开口；光学显微镜；控制器，用于在所述光学显微镜下通过没有针尖的悬臂梁将胶黏剂涂抹在所述铜片上的预设位置，并通过所述光学显微镜将待检测原子力显微镜afm的探针接触所述铜片上胶黏剂所在位置，并逐渐加压直至所述待检测afm的探针的悬臂梁被压断，且在硅基底和所述悬臂梁脱离后，抬起没有所述悬臂梁的硅基底，使得所述待检测afm的探针的悬臂梁及针尖留在所述铜片上，以进行透射电镜检测。

本发明实施例的用于固定afm探针的检测装置，使用一个无针尖的afm悬臂梁将胶黏剂涂抹在固定装置的特定位置，通过胶黏剂将待检测afm针尖固定在胶黏剂位置以供透射电镜检测，能够为微观摩擦学实验中的探针性质分析问题提供一种简单且高效的手段，为分析摩擦机理和研发新型材料提供了研究条件，结构简单，轻便易携，成本极低，并且样品制作方便，操作时间短，且对针尖不会造成破坏。

另外，根据本发明上述实施例的用于固定afm探针的检测装置还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述铜片上的预设位置为所述铜片45°角尖锐处。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述预设厚度为0.1毫米，所述预设直径为3毫米。

进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：固定探针，用于蘸取预设量的胶黏剂，并将所述预设量的胶黏剂抹在所述铜片45°角尖锐处。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种用于固定afm探针的铜片，所述铜片的形状特征为预设厚度和预设直径的半圆薄片，且在所述半圆薄片的中轴线位置设有梯形开口，以生成向铜片内凹的斜面形开口。该铜片加工方便，结构简单，轻便易携，成本极低。

为达到上述目的，本发明再一方面实施例提出了一种用于固定afm探针的检测方法，包括以下步骤：在所述光学显微镜下通过没有针尖的悬臂梁将胶黏剂涂抹在铜片上的预设位置，并通过光学显微镜将待检测原子力显微镜afm的探针接触铜片上胶黏剂所在位置；逐渐加压直至所述待检测afm的探针的悬臂梁被压断；在硅基底和所述悬臂梁脱离后，抬起没有所述悬臂梁的硅基底，使得所述待检测afm的探针的悬臂梁及针尖留在所述铜片上，以进行透射电镜检测。

本发明实施例的用于固定afm探针的检测方法，使用一个无针尖的afm悬臂梁将胶黏剂涂抹在固定装置的特定位置，通过胶黏剂将待检测afm针尖固定在胶黏剂位置以供透射电镜检测，能够为微观摩擦学实验中的探针性质分析问题提供一种简单且高效的手段，为分析摩擦机理和研发新型材料提供了研究条件，结构简单，轻便易携，成本极低，并且样品制作方便，操作时间短，且对针尖不会造成破坏。

另外，根据本发明上述实施例的用于固定afm探针的检测方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述铜片上的预设位置为所述铜片45°角尖锐处。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的用于固定afm探针的检测装置的结构示意图；

图2为根据本发明一个实施例的透射电镜的装置和检测示意图；

图3为根据本发明一个实施例的用于固定afm探针的铜片示意图；

图4为根据本发明一个实施例的用于固定afm探针的使用方式示意图；

图5为根据本发明一个实施例的用于固定afm探针的检测方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的用于固定afm探针的检测装置、铜片及检测方法，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的用于固定afm探针的检测装置。

图1是本发明一个实施例的用于固定afm探针的检测装置的结构示意图。

如图1所示，该用于固定afm探针的检测装置10包括：铜片100、光学显微镜200和控制器300。

其中，铜片100的形状特征为预设厚度和预设直径的半圆薄片，且在半圆薄片的中轴线位置设有梯形开口，以生成向铜片内凹的斜面形开口。光学显微镜200。控制器300用于在所述光学显微镜下通过没有针尖的悬臂梁将胶黏剂涂抹在铜片上的预设位置，并通过光学显微镜将待检测原子力显微镜afm的探针接触铜片上胶黏剂所在位置，并逐渐加压直至待检测afm的探针的悬臂梁被压断，且在硅基底和悬臂梁脱离后，抬起没有悬臂梁的硅基底，使得待检测afm的探针的悬臂梁及针尖留在铜片上，以进行透射电镜检测。本发明实施例的检测装置结构简单，轻便易携，成本极低，并且样品制作方便，操作时间短，且对针尖不会造成破坏。

进一步地，在本发明的一个实施例中，铜片上的预设位置可以为铜片45°角尖锐处。

可以理解的是，本发明实施例用一个没有针尖的悬臂梁将胶黏剂涂抹在固定装置的特定位置，例如，铜片45°角尖锐处。

进一步地，在本发明的一个实施例中，预设厚度可以为0.1毫米，预设直径可以为3毫米。

可以理解的是，本发明实施例采用铜质薄片制作，采用线切割等手段将其加工成特定形状，铜片用于固定原子力显微镜(afm)探针针尖以进行透射电子显微镜(tem)检测，其形状特征为一厚度0.1毫米，直径3毫米的半圆薄片，薄片中轴线位置有一个梯形开口，此类微型铜片形状共同特点为有一个向里凹的斜面形开口，尺寸以此例进行说明但不仅限于这一种，该铜片适用于对所有型号的原子力显微镜(afm)探针进行透射电子显微镜(tem)检测，其特点为简单易制且成本低，对针尖结构没有损坏。在本发明实施例中，铜片也可以称作微型铜片。其中，透射电子显微镜(tem)的装置和检测如图2所示。

具体而言，如图3所示，本发明实施例通过对一个0.1mm厚的铜片进行加工制成。首先在铜片上剪下一个直径3mm的圆片，然后切成两个半圆。取其中一个半圆，在其中轴线两侧各0.5mm处标记处两个点，在此两点处沿45°方向沿远离中轴线的方向进行切割，切割深度为沿中轴线方向0.5mm，之后将剪切部分整体扣下，固定装置制作完成。

进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：固定探针。其中，固定探针用于蘸取预设量的胶黏剂，并将预设量的胶黏剂抹在铜片45°角尖锐处。

可以理解的是，本发明实施例需要在微型铜片表面涂抹胶黏剂，进行透射电子显微镜(tem)检测前的准备实验均在光学显微镜下进行，首先用一个无针尖的原子力显微镜(afm)悬臂梁蘸取少量的胶黏剂，然后使该悬臂梁与微型铜片的特定位置接触，将胶黏剂涂抹在该位置。

进一步地，本发明实施例将针尖固定在微型铜片上，首先在光学显微镜的帮助下，用待检测原子力显微镜(afm)探针接触微型铜片上胶黏剂所在位置，之后逐渐加压，直至原子力显微镜(afm)探针的悬臂梁被压断，硅基底和悬臂梁脱离，之后抬起没有悬臂梁的硅基底，而此时原子力显微镜(afm)探针的悬臂梁及针尖会留在微型铜片上，且不会对针尖造成任何损伤，从而保证了透射电镜检测结果的真实可信。

具体而言，如图4所示，对本发明实施例装置的使用方式进行说明，其中，在整个使用过程均在光学显微镜下进行。固定过程中除了待固定探针(探针a)外还需要用到一根无针尖的悬臂梁(探针b)。固定过程分为三步：

第一步，用探针b蘸取少量胶黏剂，注意对胶黏剂的用量进行把握，过多或过少都将对固定过程造成不良影响，本领域技术人员可以根据具体情况对用量进行把握，在此不做具体限定。

第二步，用探针b将胶黏剂涂抹在固定装置45°角尖锐处，需要注意的是，不要将探针b弄断，否则会影响探针a针尖的固定。

第三步，将探针a按压在上一步涂抹胶黏剂处，逐渐加力，直到探针a悬臂梁远离针尖端断裂，此时探针a的悬臂梁固定在胶黏剂上而针尖悬空，这一步需要注意按压探针a的位置，过于靠外会使得固定不牢，而过于靠里会导致针尖悬空位置离固定装置太近，不利于检测。

综上，本发明实施例目的在于提供一种用于对原子力显微镜(afm)探针针尖进行固定以进行透射电子显微镜(tem)检测的简易装置，本发明实施例的装置具有以下优点：

(1)首先成本很低，只需要对一片0.1mm厚的铜片进行加工，固定待检测针尖的过程中只需要采用一根无针尖的原子力显微镜(afm)悬臂梁。

(2)其次实验耗时短，若采用聚焦离子束(fib)剥离表层的方法需要近十个小时的时间，而在熟练使用本装置的情况下，将针尖固定在装置上只需要几分钟时间，极大的提高了实验效率。

(3)最后，本发明实施例的装置对针尖部分不造成破坏，一方面保证了检测结果的真实可信，另一方面也为对同一个针尖进行多种检测提供了可能。

根据本发明实施例提出的用于固定afm探针的检测装置，使用一个无针尖的afm悬臂梁将胶黏剂涂抹在固定装置的特定位置，通过胶黏剂将待检测afm针尖固定在胶黏剂位置以供透射电镜检测，能够为微观摩擦学实验中的探针性质分析问题提供一种简单且高效的手段，为分析摩擦机理和研发新型材料提供了研究条件，结构简单，轻便易携，成本极低，并且样品制作方便，操作时间短，且对针尖不会造成破坏。

另外，本发明另一方面实施例提出了一种用于固定afm探针的铜片，铜片的形状特征为预设厚度和预设直径的半圆薄片，且在半圆薄片的中轴线位置设有梯形开口，以生成向铜片内凹的斜面形开口。该铜片加工方便，结构简单，轻便易携，成本极低。

其次参照附图描述根据本发明实施例提出的用于固定afm探针的检测方法。

图5是本发明一个实施例的用于固定afm探针的检测方法的流程图。

如图5所示，该用于固定afm探针的检测方法包括：

在步骤s501中，在所述光学显微镜下通过没有针尖的悬臂梁将胶黏剂涂抹在铜片上的预设位置，并通过光学显微镜将待检测原子力显微镜afm的探针接触铜片上胶黏剂所在位置。

在步骤s502中，逐渐加压直至待检测afm的探针的悬臂梁被压断。

在步骤s503中，在硅基底和悬臂梁脱离后，抬起没有悬臂梁的硅基底，使得待检测afm的探针的悬臂梁及针尖留在铜片上，以进行透射电镜检测。

进一步地，在本发明的一个实施例中，铜片上的预设位置为铜片45°角尖锐处。

需要说明的是，前述对用于固定afm探针的检测装置实施例的解释说明也适用于该实施例的用于固定afm探针的检测方法，此处不再赘述。

根据本发明实施例提出的用于固定afm探针的检测方法，使用一个无针尖的afm悬臂梁将胶黏剂涂抹在固定装置的特定位置，通过胶黏剂将待检测afm针尖固定在胶黏剂位置以供透射电镜检测，能够为微观摩擦学实验中的探针性质分析问题提供一种简单且高效的手段，为分析摩擦机理和研发新型材料提供了研究条件，结构简单，轻便易携，成本极低，并且样品制作方便，操作时间短，且对针尖不会造成破坏。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。