专利名称:法向力压电探测传感器的制作方法
本实用新型属于光学显微镜和扫描探针显微镜(SPM)技术领域：
，特别涉及一种为近场扫描光学显微镜(NSOM)中光纤探针与样品间距的控制传感器。
近场扫描光学显微镜作为一种突破光学衍射极限的光学成像手段，其关键技术之一是探针与样品之间距离的精确控制。目前NSOM中广泛采用的是光纤探针的切变力(或称横向力)间距控制，但是切变力间距控制还存有一些不足之处，如探针扫描过程中，探针的横向振动会降低NSOM光学成像的分辨率，此外光纤的轴向刚性较大，逼近时探针与样品的接触极易造成探针或样品损坏。一种更为理想的方法是采用法向力间距控制，它与切变力所不同，法向力中的光纤探针不是平行于(横向)样品表面，而是垂直于(法向)样品表面振动，类似原子力显微镜(AFM)中的悬臂探针，而探测方法大都也是利用AFM光学杠杆的原理检测探针振幅的变化。但光学悬臂结构复杂，成本较高，操作不便，尤其在光学成像或光谱分析中有可能引起较大的背景噪声。
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出了一种探测灵敏度高、体积小、结构简单、驱动容易、成本低的法向力压电探测传感器。
为达到上述目的，本实用新型采用技术方案为压电陶瓷片的下表面电极为接地的公共电极，弯曲的光纤探针粘结在压电陶瓷片上组成弯曲光纤探针悬臂。
本实用新型的压电陶瓷片的上表面电极沿中心线刻分为激励电极和探测电极。
本实用新型的激励电极上连接有输入导线，探测电极上连接有输出导线。
本实用新型利用压电效应探测探针与样品表面之间的法向力，完全是一种非光学方法的探测技术。与光学方法相比，不需要复杂的光学系统，结构极为简单，压电片可利用普通压电蜂鸣器片，机电耦和系数大，灵敏度高，而且加工简单，价格低廉。因不必进行对光路，操作也极为方便，特别适用于真空、低温等条件下。最重要的是这种技术避免了探测光对光学成像的干扰，大大提高了图像的信噪比，也为光谱分析带来极大的便利。
附图为本实用新型的结构原理图。
下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
参见附图，压电陶瓷片的下表面公共电极1接地，在压电陶瓷片的上表面电极2上粘结有弯曲光纤探针7，弯曲光纤探针7与压电陶瓷片组成了弯曲光纤探针悬臂，压电陶瓷片的上表面电极2沿中心线刻分成激励电极3和探测电极4，激励电极3上连接有输入导线5，通过导线5接正弦信号，其频率为悬臂的谐振频率，使光纤探针7上下振动，探测电极4则输出一个与光纤探针7振幅成正比的、频率相同的正弦信号。当光纤探针7逼近样品表面时，由于光纤探针7与样品之间法向力的相互作用，光纤探针7的振幅明显减小，探测电极4的输出也相应减小，这时通过反馈回路则可以将光纤探针控制在离样品表面几个纳米处。
发明人给出了本实用新型的第一个实施例首先将压电陶瓷片磨制成为长方形，压电陶瓷片2上的铜电极作为公共电极1，将压电陶瓷片的上面银电极2沿中心线刻分为激励电极3和探测电极4，公共电极1接地，然后将弯曲光纤探针7粘结在压电陶瓷片的上表面电极2上组成弯曲的光纤探针悬臂，激励电极3通过导线5接激励信号，探测电极4通过输出导线6将光纤探针7振动的振幅信号通过压电效应转换为电压信号输出。
权利要求
1．法向力压电探测传感器，其特征在于压电陶瓷片的下表面电极(1)为接地的公共电极，弯曲光纤探针(7)粘结在压电陶瓷片的上表面电极(2)上组成弯曲光纤探针悬臂。
2．根据权利要求
1所述的法向力压电探测传感器，其特征在于压电陶瓷片的上表面电极(2)沿中心线刻分为激励电极(3)和探测电极(4)。
3．根据权利要求
2所述的法向力压电探测传感器，其特征在于激励电极(3)上连接有输入导线(5)，探测电极(4)上连接有输出导线(6)。
专利摘要
一种法向力压电探测传感器,它是由压电陶瓷片和粘附在压电陶瓷片上表面电极上的弯曲的光纤探针组成,压电陶瓷片的上表面电极沿中心线刻分为左、右两个电极,在左、右电极上分别连接有输入和输出导线。本装置完全是一种非光学方法的探测技术,不需要复杂的光学系统、结构简单、避免了探测光对光学成像的干扰,不仅提高了图像的信噪比,也为光谱分析带来了便利。
文档编号G01Q20/04GKCN2463827SQ00261319
公开日2001年12月5日 申请日期2000年11月23日
发明者张工力, 白永林, 侯洵 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan