一种垂直固定探针棒的联接结构和探针棒固定方法与流程

本发明涉及制作扫描隧道显微镜探针的设备，具体涉及一种垂直固定探针棒的联接结构和探针棒固定方法。

背景技术：

制作扫描隧道显微镜探针的普通装置(见图1)包括支架、下调节架、下调节托盘；上调节架、导电板、探针夹、电池、导线、导电环和烧杯，其中，导电板和探针夹组成固定探针棒的联接结构；下调节架和上调节架均与支架连接，导电板与上调节架联接，探针夹与导电板联接；导电环在烧杯中，不锈钢的导电环的中心有孔，导电环固定在下调节托盘上，下调节托盘与下调节架联接；电池的正、负极通过导线分别导电板和导电环连接。

用制作扫描隧道显微镜探针的普通装置制作扫描隧道显微镜的探针时，短探针棒的上端通过探针夹固定在导电板上，烧杯中有NaOH的水溶液，短探针棒的下端伸入NaOH的水溶液中并穿过导电环上的孔，短探针棒为0.1〜1.5mm直径的钨丝，导电环在NaOH的水溶液中且在NaOH的水溶液的液面附近；短探针棒经电解后，导电环孔中的钨丝变尖，短探针棒变为一端尖短探针，一端尖短探针即为用制作扫描隧道显微镜探针的普通装置制得的扫描隧道显微镜的探针。

在制作扫描隧道显微镜探针的普通装置中，固定探针棒的联接结构难以实现短探针棒垂直，一般需要借助仪器，通过上调节架或固定探针棒的联接结构调整探针轴线的垂直度，且调整探针轴线的垂直度较困难；探针轴线不垂直，影响探针的针尖在探针轴线上，影响探针的针尖制作质量。

技术实现要素：
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本发明要解决的技术问题是：提供一种垂直固定探针棒的联接结构和探针棒固定方法，用于制作扫描隧道显微镜探针的装置中垂直固定探针棒，提高探针轴线的垂直度。

本发明技术方案：

一种垂直固定探针棒的联接结构，它包括导电板、磁铁和导电胶，磁铁吸附在导电板的上方，导电板与上调节架联接，导电板的下表面为平面，导电胶涂在导电板的下表面上。

带磁性一端尖长探针棒的针尖吸附在导电板的下表面，带磁性一端尖长探针棒的针尖周围有导电胶；在针尖处的表面有磁性材料，磁性材料的高度a为制作探针用的钨丝直径的1〜3倍。

导电胶的高度小于带磁性一端尖长探针棒的针尖的圆锥高度。

一种垂直固定探针棒的联接结构的垂直固定探针棒的方法，它包括：

第一步：制作一端尖长探针棒；

第二步：制作带磁性一端尖长探针棒；

第三步：在导电板的下表面上均匀涂导电胶；

第四步：在导电板的下表面上垂直固定带磁性一端尖长探针棒。

制作一端尖长探针棒的方法为：取一根直的长探针棒，长探针棒的材料与要制作的扫描隧道显微镜的探针的材料相同，长探针棒的直径与要制作的扫描隧道显微镜的探针的直径相同，长探针棒的长度比满足后继制作一端尖短探针需要的最短长度多1〜5mm，将长探针棒安装在制作扫描隧道显微镜探针的普通装置上制作一端尖长探针棒 。

制作带磁性一端尖长探针棒的方法为：用电镀的方法将磁性材料镀在一端尖长探针棒的针尖处，再对镀在针尖处的磁性材料磁化，得带磁性一端尖长探针棒。

在导电板的下表面上均匀涂导电胶的方法为：将导电胶均匀涂在导电板的下表面上，导电胶的高度小于带磁性一端尖长探针棒的针尖的圆锥高度。

在导电板的下表面上垂直固定带磁性一端尖长探针棒的方法为：将带磁性一端尖长探针棒的针尖插入导电胶并与导电板的下表面接触，待带磁性一端尖长探针棒的探针轴线垂直后，固化导电胶，之后，可在带磁性一端尖长探针棒的针尖处增加导电胶并逐次固化。

本发明的有益效果：

本发明在制作扫描隧道显微镜探针的普通装置的基础上，将固定探针棒的联接结构改为垂直固定探针棒的联接结构，形成具有垂直固定探针棒的联接结构的制作扫描隧道显微镜探针的装置；在具有垂直固定探针棒的联接结构的制作扫描隧道显微镜探针的装置上，磁铁将带磁性一端尖长探针棒的针尖吸附在导电板的底面，针尖的周围用导电胶将带磁性一端尖长探针棒粘附在导电板的底面，带磁性一端尖长探针棒的针尖吸附在导电板的底面后，在重力作用下绕针尖转动到探针轴线重直的姿态，导电胶固化后，实现垂直固定探针棒。

本发明的特点：

1．垂直固定探针棒后，探针轴线与地面及烧杯中NaOH的水溶液的液面垂直，有利于电解所得探针的针尖在探针轴线上。

2．垂直固定探针棒的联接结构简单，垂直固定探针棒时，不需要专用的调整探针棒垂直姿态的机构和仪器。

3．在导电板的下表面上垂直固定带磁性一端尖长探针棒中，带磁性一端尖长探针棒在重力作用下绕针尖转动，针尖的阻力矩小，针尖处的导电胶的高度小，导电胶的阻力矩小，有利于提高探针轴线的垂直度。

附图说明

图1为制作扫描隧道显微镜探针的普通装置及制作一端尖短探针的示意图；

图2为图1的A-A剖面图；

图3为图1中的短探针棒；

图4为一端尖短探针；

图5为用制作扫描隧道显微镜探针的普通装置上制作一端尖长探针棒；

图6为图5中的长探针棒；

图7为一端尖长探针棒；

图8为带磁性一端尖长探针棒；

图9为具有垂直固定探针棒的联接结构及具有垂直固定探针棒的联接结构的制作扫描隧道显微镜探针的装置的示意图；

图10为在导电板的下表面上垂直固定带磁性一端尖长探针棒；

图11为用具有垂直固定探针棒的联接结构的制作扫描隧道显微镜探针的装置制作两端尖短探针的示意图；

图12为两端尖短探针垂直固定在导电板的下方的示意图；

图13为图12中的两端尖短探针与导电板的粘接；

图14为图13中的两端尖短探针。

具体实施方式：

说明书附图中： 1支架；2下调节架；3下调节托盘；4上调节架；5导电板；6探针夹；7短探针棒；8探针轴线；9电池；10导线；11导电环；12烧杯；13电解液；14一端尖短探针；15长探针棒；16一端尖长探针棒；17带磁性一端尖长探针棒；18磁铁；19导电胶；20两端尖短探针；a磁性材料的高度。

本发明中，所述短探针棒、长探针棒、一端尖长探针棒和带磁性一端尖长探针棒均为探针棒，一端尖短探针和两端尖短探针均为探针。

制作扫描隧道显微镜探针的普通装置及制作一端尖短探针如图1〜4所示；用制作扫描隧道显微镜探针的普通装置上制作一端尖长探针棒如图5〜7所示；带磁性一端尖长探针棒如图8所示；具有垂直固定探针棒的联接结构及具有垂直固定探针棒的联接结构的制作扫描隧道显微镜探针的装置如图9所示；在导电板的下表面上垂直固定带磁性一端尖长探针棒如图10所示；用具有垂直固定探针棒的联接结构的制作扫描隧道显微镜探针的装置制作两端尖短探针如图11〜14所示。

在垂直固定探针棒的联接结构和方法中，短探针棒7、长探针棒15、一端尖长探针棒16和带磁性一端尖长探针棒17均为探针棒，一端尖短探针14和两端尖短探针20均为探针。

在垂直固定探针棒的联接结构和方法中，具有垂直固定探针棒的联接结构的制作扫描隧道显微镜探针的装置(见图9)包括支架1、下调节架2、下调节托盘3、上调节架4、导电板5、电池9、导线10、导电环11、烧杯12、磁铁18和导电胶19，其中，导电板5、磁铁18和导电胶19组成垂直固定探针棒的联接结构；下调节架2和上调节架4均与支架1连接，磁铁18吸附在导电板5的上方，导电板5与上调节架4联接，导电板5的下表面为平面，导电胶19涂在导电板5的下表面上；不锈钢的导电环11的中心有孔，导电环11固定在下调节托盘3上，下调节托盘3与下调节架2联接，导电环11在烧杯12中；电池9的正、负极通过导线10分别导电板5和导电环11连接。

在垂直固定探针棒的联接结构和方法中，带磁性一端尖长探针棒17的针尖吸附在导电板5的下表面，带磁性一端尖长探针棒17的针尖周围有粘性、可导电的导电胶19；带磁性一端尖长探针棒17为一端带有针尖的制作探针用的钨丝，在针尖处的表面有磁性材料且带有磁性，磁性材料的高度a为制作探针用的钨丝直径的1〜3倍。

在垂直固定探针棒的联接结构和方法中，第一次固化的导电胶19的高度小于带磁性一端尖长探针棒17的针尖的圆锥高度。

在垂直固定探针棒的联接结构和方法中，垂直固定探针棒的方法和步骤：

第一步：用制作扫描隧道显微镜探针的普通装置上制作一端尖长探针棒(见图5)。

取一根直的长探针棒15，长探针棒15的材料与要制作的扫描隧道显微镜的探针的材料相同，长探针棒15的直径与要制作的扫描隧道显微镜的探针的直径相同，长探针棒15的长度比满足后继制作一端尖短探针14需要的最短长度多1〜5mm，将长探针棒15安装在制作扫描隧道显微镜探针的普通装置上制作一端尖长探针棒 16。

如要制作0.5mm直径的钨丝的扫描隧道显微镜的探针，则取长探针棒15为直的0.5mm直径的钨丝，长探针棒15的长度比满足后继制作一端尖短探针14需要的最短长度多1.5mm。

第二步：制作带磁性一端尖长探针棒。

用电镀的方法将磁性材料镀在一端尖长探针棒16的针尖处，再对镀在针尖处的磁性材料磁化，得带磁性一端尖长探针棒17(见图8)。

第三步：在导电板的下表面上均匀涂导电胶(见图9)。

将导电胶19均匀涂在导电板5的下表面上，导电胶19的高度小于带磁性一端尖长探针棒17的针尖的圆锥高度且导电胶19的高度尽量低。

第四步：在导电板的下表面上垂直固定带磁性一端尖长探针棒(见图10)。

将带磁性一端尖长探针棒17的针尖插入导电胶19并与导电板5的下表面接触，待带磁性一端尖长探针棒17的探针轴线8垂直后，固化导电胶19，这为第一次固化的导电胶19；第一次固化的导电胶19后，为增强带磁性一端尖长探针棒17与导电板5的联接，可以在带磁性一端尖长探针棒17的针尖处增加导电胶19并固化，可多次在带磁性一端尖长探针棒17的针尖处增加导电胶19并逐次固化。

在导电板5的下表面上垂直固定带磁性一端尖长探针棒17后，完成在具有垂直固定探针棒的联接结构的制作扫描隧道显微镜探针的装置上垂直固定带磁性一端尖长探针棒17，也即实现垂直固定探针棒。

垂直固定探针棒后，可在具有垂直固定探针棒的联接结构的制作扫描隧道显微镜探针的装置上制作探针，其方法和步骤如下：

第一步：用具有垂直固定探针棒的联接结构的制作扫描隧道显微镜探针的装置制作两端尖短探针。

在烧杯12中加入NaOH的水溶液的电解液13，导电环在NaOH的水溶液的电解液13中且在NaOH的水溶液的电解液13的液面附近，垂直固定的带磁性一端尖长探针棒17的下端伸入NaOH的水溶液的电解液13中并穿过导电环11上的孔，通电后，具有垂直固定探针棒的联接结构的制作扫描隧道显微镜探针的装置制作两端尖短探针20（见图11），带磁性一端尖长探针棒17的下端、导电环11孔中的带磁性一端尖长探针棒17逐渐电解，形成针尖，带磁性一端尖长探针棒17变为两端尖短探针20，两端尖短探针20垂直固定在导电板5的下方（见图12）。

第二步：从具有垂直固定探针棒的联接结构的制作扫描隧道显微镜探针的装置板上取出两端尖短探针与导电板的粘接。

两端尖短探针20通过导电胶19粘接在导电板5上，形成两端尖短探针与导电板的粘接（见图13），从具有垂直固定探针棒的联接结构的制作扫描隧道显微镜探针的装置取出导电板5后，得到两端尖短探针与导电板的粘接。

第三步：从导电板上取出两端尖短探针。

将两端尖短探针与导电板的粘接放入有机溶剂中，导电胶19在机溶剂中溶解后，两端尖短探针20与导电板5分离，得到两端尖短探针20（见图14），导电板5可再次使用。

第四步：从两端尖短探针上截取一端尖短探针。

两端尖短探针20与导电板5粘接的一端带磁性，截去两端尖短探针20上带磁性部分，得一端尖短探针14（见图4），一端尖短探针14即为制得的扫描隧道显微镜的探针。

垂直固定探针棒的工作原理：将带磁性一端尖长探针棒17的针尖插入导电胶19并与导电板5的下表面接触后，磁铁18将带磁性一端尖长探针棒17的针尖吸附在导电板5的底面上，同时，导电胶19将带磁性一端尖长探针棒17与导电板5粘接，带磁性一端尖长探针棒17在重力作用下绕针尖转动到探针轴线8垂直的姿态，针尖的阻力矩很小，针尖处的导电胶19的高度小，导电胶19的阻力矩也很小，使探针轴线8有很高的垂直度；导电胶18固化后，实现带磁性一端尖长探针棒17垂直固定在导电板5的下方，也实现垂直固定探针棒；导电胶19具有导电性，导电板5的电流通过带磁性一端尖长探针棒17的针尖和导电胶19流入带磁性一端尖长探针棒17。