一种用于扫描隧道显微镜的信号检测装置的制作方法

一种用于扫描隧道显微镜的信号检测装置属于扫描隧道显微镜技术领域。

背景技术：

扫描隧道显微镜（STM）是根据量子力学中的隧道效应原理，通过探测样品表面原子中电子的隧道电流来分辨样品表面形貌的新型显微装置。用一个极细的、只有原子线度的金属针尖作为探针，将它与被测样品的表面作为两个电极，然后在探针和样品之间施加偏压，当样品表面与针尖非常靠近时，两者之间产生的隧道电流从探针流出，当探针经过样品表面不同的位置，流过探针的电流量便有所不同，这些变化被记录下来，然后通过复杂的软件算法最终便可以得出样品表面的微细形貌。

STM的分辨率非常高，但是只能用来测导电的样品，并且要求样品的表面非常平整。同时STM对环境的要求也非常苛刻，通常是在真空的环境下进行，在空气中由于存在各种电子信号的干扰，会影响到原子间的隧道电流。因此要想在空气中使用STM也能获得良好的图像，对电磁信号的屏蔽非常关键，为了能在空气中也能测试，现有的STM通常采用了一个非常大的金属屏蔽罩，将整个主机全部盖住；STM使用的探针通常是极细的铂铱丝针尖，针尖大小甚至能达到一个原子的大小，为了获得良好的图像，这就需要经常的更换或者剪切针尖，现有的STM都是将整个探头取下来进行更换和剪切针尖，操作比较麻烦。另外当STM工作时，样品表面和针尖是非常接近的（几个纳米），通常这就需要一个光学观察和定位装置，以便实时的观察探针和样品趋近状态。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型公开了一种用于扫描隧道显微镜的信号检测装置，不仅结构简单、抗干扰能力强、探针更换和剪切方便。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种用于扫描隧道显微镜的信号检测装置，包括STM头部和观测装置， STM头部上开有容纳孔，容纳孔内嵌插有探针架，位于STM头部内的探针架上安装有探针，所述STM头部外部为金属屏蔽壳体。

进一步的，所述探针架一端安装有绝缘套，绝缘套内嵌插有金属套管，探针一端嵌插在金属套管内，探针另一端位于金属套管外部。

进一步的，金属套管与绝缘套之间通过胶水固定连接。

进一步的，所述STM头部内设有信号处理电路和弹簧触点，探针架安装在STM头部内时，弹簧触点分别与探针和信号处理电路建立电连接。

进一步的，所述弹簧触点安装在绝缘板上，探针架安装在STM头部内时，与弹簧触点位置对应处具有导电触片，导电触片通过导线与探针建立电连接。

进一步的，信号处理电路安装在线路板上，线路板上设有接口连接器。

进一步的，所述观测装置包括CCD观察装置，CCD观察装置的一端伸入STM头部内探针位置处。

进一步的，所述STM头部的上具有取放开口，取放开口的位置与容纳孔相对布置在STM头部的两侧。

进一步的，所述位于容纳孔侧的STM头部上帖富有金属盖板，取放开口的开口端设有金属屏蔽盖。

进一步的，探针架和金属屏蔽板均通过磁钢与STM头部固定连接，利用磁钢的磁性将金属盖板和金属屏蔽板牢牢固定在STM头部上。

本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果，基于扫描隧道显微镜的信号检测装置，结构简单，良好的屏蔽了空气中电磁信号干扰对仪器的影响，并且在更换和剪切铂铱丝针尖时非常方便，可以从侧面实时的观察探针和样品趋近状态，极大的方便了扫描隧道显微镜的可操作性，提高了仪器的使用效率。

附图说明

图1是本实用新型一种用于扫描隧道显微镜的信号检测装置的纵切面结构示意图；

图2是本实用新型一种用于扫描隧道显微镜的信号检测装置的外部结构示意图；

图中： 1、STM头部；2、探针架；3、金属屏蔽盖；4、CCD观察装置；5、CCD安装座；6、绝缘套；7、金属套管；8、铂铱丝探针；9、导电触片；10、导线A；11、绝缘板；12、弹簧触点；13、线路板；14、导线B；15、接口连接器；16、金属盖板；17、磁钢A；18、磁钢B。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型具体实施方式作进一步详细描述。

本实施例的一种用于扫描隧道显微镜的信号检测装置，包括STM头部1， STM头部1上端开有容纳孔，容纳孔内嵌插有探针架2，探针架2外侧和所述容纳孔内壁都有一个导向结构，以避免每次插入所述探针架2时方向和位置发生变化；

位于STM头部1内的探针架2上安装有绝缘套6，绝缘套6中间开有一个细孔，细孔内用胶水固定有所述金属套管7，所述金属套管7中间开有一个更细的孔，铂铱丝探针8安装在金属套管7内，并且铂铱丝探针8两端延伸至金属套管7外部，由于金属套管的内径非常小只有0.2mm，所述铂铱丝探针8存在一定的弯曲，利用摩擦力就可以稳定在所述金属套管7的细孔内；

在所述绝缘套6的一侧还用胶水固定有所述导电触片9，导线A的一端焊接在所述触片9上面，另一端焊接在所述金属套管7上面， STM头部1的内部还设有绝缘板11线路板13，线路板13是一个微弱电流信号放大器，上面还设有所述接口连接器15，所述绝缘板11通过螺丝固定在STM头部内壁上，绝缘板11的上面还用胶水固定有弹簧触点12，导电B的一端焊接在所述弹簧触点12上面，另一端焊接在所述线路板13上面。当所述探针架2插入所述STM头部1时，探针架2上面的导电触片9就会与所述弹簧触点12相接触，将放大后的信号传输给STM控制器；

所述STM头部1的右侧还固定有所述CCD安装座5，所述CCD安装座5的上面固定有所述CCD观察装置4，所述CCD观察装置4是从侧面对准了所述铂铱丝探针8的针尖的，工作时，通过所述CCD观察装置4，就可以实时的观察探针和样品的趋近状态，以避免撞针。

所述STM头部1的前面有一个取放开口，主要是用来取出和放置样品的。取放开口的两侧固定有四个所述磁钢B，相对应的所述金属屏蔽盖3的上面也固定有四个所述磁钢B，利用所述磁钢B的磁性可以牢牢的将所述金属屏蔽盖3吸附在所述STM头部1上，当需要取出和放置样品时，所述金属屏蔽盖3也可以随时拿下来；所述STM头部1的最上部还固定有所述金属盖板16，工作时所述STM头部1是固定在STM样品台上面的，当盖上所述金属屏蔽盖3后，整个STM头部就是一个金属封闭结构，可以非常有效的屏蔽掉周围空气中电磁信号带来的干扰。

所述STM头部1的中间孔内有固定有两个所述磁钢A，相对应的所述绝缘套6的底部也固定有两个磁钢A，利用所述磁钢A的磁性可以牢牢的将所述探针架2吸附在所述STM头部1上部的容纳孔内，当需要更换或者剪切所述铂铱丝探针8时，只需要取出所述探针架2即可，非常方便。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。