专利名称：原子力显微镜针尖清洗方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种原子力显微镜针尖清洗的方法及清洗装置。
背景技术：
原子力显微镜由于具有易操作，样品制备简单，分辨率高，图像分析灵活、直观等优点，现已成为纳米科学、微细加工领域里必备的一种精密仪器。原子力显微镜是通过调控样品表面与针尖间作用力来呈像的，扫描得到的图像是样品表面形貌与针尖形貌卷积的结果，所以由原子力显微镜扫描得到的图像是否忠实于样品的表面形貌，与针尖的形貌有密切的关系。可见，探针针尖是原子力显微镜的一个关键部件，它决定着显微镜的分辨率，也决定着扫描图像的质量。由于测试环境及样品本身表面特征的影响，探针针尖在扫描样品时不可避免的会被污染，粘上脏物，使测试得到的图像存在假象。如果将被污染的针尖弃之不用，就会提高测试成本。目前，每根探针的价格约为10美元。所以如何方便有效的清除针尖上污染物是一有意义的研究课题。
迄今为止，有两种清除针尖污染物的方法。一种是用粘有污染物的针尖挤压聚丙烯膜，利用这种有机膜的表面特性将污染物粘下来(H.Y.Nie，M.J.Walzal，andN.S.Nclntyre，Review of Scientific Instruments Nov.2002；vol 37 No11，P3831)。这种方法对聚丙烯膜特性要求严格，膜的硬度、粘度都要适中，以防止挤压针尖时，针尖被压断或污染物未被粘下来。此外，这种方法效率较低，一次只能处理一根探针。另一种方法是(T.Arai and M.Tomitori，Applied Physics A，Vol 66 Supplement1 Mar.1998，P319)，首先将探针针尖进行离子溅射和氧化，形成一层薄氧化膜，之后通电去除此氧化膜。这种方法的优点是污染物被清除的很干净，但操作程序复杂费时。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种原子力显微镜针尖清洗的方法及清洗装置。这种清洗方法操作简单，去污效率高，为降低原子力显微镜的测试成本提供了可能性。
本发明清洗原子力显微镜针尖的方法，包含以下步骤(1)配制清洗液，清洗液为加入了适量洗涤剂的去离子水；
(2)将待清洗探针固定在清洗装置上先将探针下半部(无针尖一端)背面涂敷少量指甲油将探针粘附在圆环状底座的凹槽内，然后盖上盖片，拧紧螺钉使探针固定于清洗装置上。探针针尖一端应朝向圆环内部，以免超声清洗时，针尖碰到容器器壁上被撞坏或撞掉。
(3)将清洗装置放入盛有清洗液的器皿中，低频超声10分钟。超声时选用的频率不能过高，否则探针悬梁容易被震断。
本发明采用的洗涤剂可以用阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂等具有表面活性的化学试剂替换；去离子水可以用蒸馏水替换；本发明洗涤剂也可以直接粘附在待清洗探针针尖上，再将探针放入去离子水中进行超声清洗；本发明的清洗装置包括环状底座和环状盖片两部分，环状底座和环状盖片内外径尺寸相同，环状盖片与环状底座上分别均布有四个同心的通孔或螺孔，底座和盖片通过螺钉钮紧以固定探针。底座朝向盖片的面上开有多个中心向的凹槽，凹槽比探针基底稍宽，与探针厚度相当，用于安放探针。本发明清洗装置可以是圆环形，也可以是方环形；材质可以是不锈钢，也可以是塑料。
本发明待清洗探针针尖可为单边直梁或单边三角梁；探针针尖可以是硅半导体材料制成的，也可以是经过涂膜的硅针尖。
本发明采用的清洗液中洗涤剂的浓度无严格限制。
本发明的超声清洗频率低于探针的共振频率。
本发明操作简单，去污效率高，具有可行性，为降低原子力显微镜的扫描成本提供了可能性。
图1是本发明清洗装置的具体实施例的圆环状底座的正面俯视图；图2是本发明清洗装置的具体实施例的盖片的正面俯视图；图3是本发明清洗装置的具体实施例的探针装置图；图中1圆环状底座、2凹槽、3螺孔、4圆环状盖片、5通孔。
具体实施例方式
以下结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步描述。
如图1、图2所示，本发明清洗装置包括圆环状底座[1]和环状盖片[4]两部分，底座[1]和盖片[4]内外径尺寸相同，底座[1]上开有多个凹槽[2]，凹槽[2]比探针基底稍宽，深度与探针厚度相当，用于盛放探针。螺钉穿过通孔[5]和螺孔[3]固定盖片[4]和底座[1]。
清洗前，首先取1ml洗涤剂溶入50ml去离子水中配制成清洗液；将探针下半部无针尖一端的背面涂敷少量指甲油，粘附于清洗装置的圆环状底座[1]的凹槽[2]内，将探针针尖一端朝向圆环内部，如图3所示。盖上盖片[4]，拧紧穿过螺孔[3]和通孔[5]的螺钉，使探针固定于清洗装置上；将固定有探针的清洗装置放入盛有清洗液的器皿中，将器皿放置在超声波洗涤槽中，低频超声10分钟。
松开螺钉，打开盖片[4]，取出探针，至此探针清洗完毕。
用扫描电子显微镜观察清洗前和清洗后的探针，对比结果表明本发明能够有效的去除探针尖端的附着物。
权利要求
1.一种原子力显微镜针尖的清洗方法，其特征在于包括以下步骤(1)清洗前首先配制清洗液，在去离子水中加入洗涤剂；(2)先将探针下半部无针尖一端的背面涂敷少量指甲油，粘附于清洗装置的圆环状底座[1]的凹槽[2]内；粘附针尖时，将探针针尖一端朝向圆环内部，盖上盖片[4]，拧紧螺丝[3]，使探针固定于清洗装置上；(3)将固定有探针的清洗装置放入盛有清洗液的器皿中，将器皿放置于超声波洗涤槽中，低频超声10分钟。(4)松开螺钉，打开盖片[4]，取出探针，至此探针清洗完毕。
2.根据权利要求1所述的原子力显微镜针尖的清洗方法，其特征在于所述的洗涤剂亦可以是阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂等具有表面活性的化学试剂；去离子水亦可以是蒸馏水。
3.根据权利要求1所述的原子力显微镜针尖的清洗方法，其特征在于洗涤剂亦可以直接粘涂在待清洗探针针尖上，再将探针放入去离子水中进行超声清洗。
4.根据权利要求1所述的原子力显微镜针尖的清洗方法，其特征在于待清洗探针可为单边直梁，单边三角梁；探针针尖可以是硅半导体材料制成的，也可以是经过涂膜的硅针尖。
5.应用权利要求1所述的原子力显微镜的清洗方法的装置，其特征在于包括环状底座[1]和环状盖片[4]，环状底座[1]和环状盖片[4]内外径相同；环状盖片[4]与环状底座[1]上分别均布有四个同心的通孔[5]或螺孔[3]，环状底座[1]朝向盖片[4]的面上开有多个中心向的凹槽[2]，凹槽比探针基底稍宽，凹槽深度与待清洗探针的厚度相当，螺钉穿过通孔[5]和螺孔[3]固定盖片[4]和底座[1]。
6.根据权利要求4所述的原子力显微镜的清洗装置，其特征在于清洗装置可以是圆环形或方环形；材质可以是不锈钢或塑料。
全文摘要
一种原子力显微镜针尖清洗方法。其特征在于将探针下半部无针尖一端的背面涂敷少量指甲油，固定于清洗装置内。将放有探针的清洗装置于盛有清洗液的器皿中，将器皿放置于超声波洗涤槽中，低频超声10分钟。应用本发明方法的清洗装置，包括环状底座[1]和环状盖片[4]两部分，底座[1]上开有多个凹槽[2]，凹槽[2]比探针基底稍宽，底座[1]和盖片[4]通过螺丝[3和5]固定。本发明所需设备简单，操作方便，并且能够有效的去除附着在探针针尖上的脏物，使污染后的针尖能够被再次利用。
文档编号G12B21/00GK1978073SQ20051012622
公开日2007年6月13日 申请日期2005年11月30日 优先权日2005年11月30日
发明者田丰, 韩立, 初明璋 申请人:中国科学院电工研究所