专利名称:一种基于扫描隧道显微镜的纳米级金相显微镜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种显微镜，尤其涉及一种基于扫描隧道显微镜的纳米级 金相显微镜。
背景技术：
金相显微镜主要用于鉴定和分析金属内部结构组织，它是金属学研究金相
的重要仪器。利用金相显微镜在专门制备的试样上放大100~ 1500倍来研究金 属及合金组织的方法称为金相显微分析法，它是研究金属材料孩^见结构最基本 的一种实验技术；在现代金相显微分析中，使用的主要仪器主要有光学显微镜 和电子显孩t镜两大类。扫描隧道显樣i镜(STM)具有原子级高分辨率的优点， STM在平行于样品表面方向上的分辨率分别可达O.lnm和O.Olnrn，即可以分辨 出单个原子、可实时得到空间样品表面的三维图像，可用于具有周期性或不具 备周期性的表面结构的研究，这种可实时观察的性能可用于表面扩散等动态过 程的研究.可以观察单个原子层的局部表面结构，而不是对体相或整个表面的 平均性质，因而可直接观察到表面缺陷。扫描隧道显微镜的工作原理是基于量 子力学中的隧道效应，对于经典物理学来说，当一个粒子的动能E低于前方势 垒的高度V0时，它不可能越过此势垒，即透射系数等于零，粒子将完全被弹 回，而按照量子力学的计算，在一般情况下，其透射系数不等于零。
综上所述，现有的金相显微镜基本是在微米级领域测量，且其观察测量的 放大倍数受光学成像原理限制，放大倍数越大，其光学元件制作要求越高，装 配工艺也相应要求高，因此不能满足从微米级到纳米级全范围金属表面金相结 构的分析；此外，现有国内扫描隧道显微镜(STM)测量范围有限，并不能快 速的确定待测目标并成像而需要不断地扫描图像来寻找目标，但每扫描一幅图 像要花费很长时间，从而影响工作进度和效率。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于扫描隧道显微镜的纳米级金相显微镜， 以克服现有技术观察测量的放大倍数受物镜和目镜限制、制作工艺较高、不能 快速的确定待测目标并成像、工作效率较低的不足。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现
一种基于扫描隧道显微镜的纳米级金相显微镜，包括目镜或数字相机设备、 物镜转换器、STM探头、支架，目镜或数字相机设备固定在支架的顶部，物镜 以及由物镜改装的STM探头均连接上部的物镜转换器并固定在支架上，所述 STM探头由上部的压电陶瓷扫描器与下部的探针组成并通过物镜适配器固定， 所述STM探头连接电子学控制及扫描单元并通过PC机显示与处理单元对其控 制，下部的探针部分连接放大电路装置；所述探针的内端通过针管固定在连接 器上，所述压电陶瓷扫描器的内部设有扫描管外壳，扫描管外壳的内部设有压 电陶瓷管，压电陶瓷管的端部连接内部支架，所述压电陶瓷管的下端i殳有避震 环，避震环的外部设有高硬铝适配器。
本实用新型有益效果为实现了金相显^L镜在导电物体表面结构纳米级的 分析与测量；将普通金相显微镜分辨能力从微米级扩展到纳米级，可广泛应用 于导电物体表面结构的分析和测量，可以快速地定位及测量待测部位；STM探 头直接安装于金相显微镜的物镜转换器上，通过旋转装换器即可实现金相显微 镜和STM的切换，附加的光学物镜适配器保证STM探头与光学物镜中心的误 差不超过l微米，实现了 STM与光学物镜的观察连续性；可采用金相显微镜来 选择样品的细节，使要测量的部位进入视场的中央，然后将STM探头转至测量 位置，对同一区域进行扫描，即可开始高分辨率测量，极大地提高了工作效率。
下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。
图1是本实用新型实施例所述的基于扫描隧道显微镜的纳米级金相显微镜 的结构示意图；
图2是本实用新型实施例所述的基于扫描隧道显微镜的纳米级金相显微镜的工作原理示意图；
图3是本实用新型实施例所述的基于扫描隧道显微镜的纳米级金相显微镜 的扫描隧道显孩i镜头部的示意图。
图中
1、目镜或数字相机设备；2、物镜转换器；3、物镜；4、 STM探头；5、 物镜；6、载物台；7、支架；8、物镜适配器；9、压电陶瓷扫描器；10、探针； 11、；故大电路装置；12、电子学控制及扫描单元；13、 PC机显示与处理单元； 14、针管；15、连接器；16、高硬铝适配器；17、避震环；18、扫描管外壳； 19、压电陶资管；20、内部支架。
具体实施方式
如图1-2所示，本实用新型实施例所述的基于扫描隧道显微镜的纳米级金 相显微镜，包括目镜或数字相机设备1 、物镜转换器2、 STM探头4、支架7， 目镜或数字相机设备1固定在支架7的顶部，物镜3与物镜5及由物镜改装的 STM探头4均连接上部的物镜转换器2并固定在支架7上，STM探头4的下侧 设有载物台6;所述STM探头4由上部的压电陶瓷扫描器9与下部的探针10 组成并通过物镜适配器8固定，并保证探针离物镜的光学中心在lum内，所述 STM探头4连接电子学控制及扫描单元12并通过PC机显示与处理单元13对 其控制，下部的探针10连接放大电路装置11;电子学控制及扫描单元12按照 PC机上STM扫描软件的要求，输出不同电压控制压电陶瓷扫描器9,从而带 动探针10移动扫描，探针10与样品间会产生隧道电流，经过放大电路装置ll 进入电子学控制器，控制器将电流转化为图像并发送到PC机。
如图3所示，本实用新型实施例所述的基于扫描隧道显微镜的纳米级4r相 显孩t镜,扫描隧道显微镜头部由上部的压电陶瓷扫描器9与下部的探针10组成， 所述探针10的内端通过针管14固定在连接器15上，所述压电陶瓷扫描器9的 内部设有扫描管外壳18，扫描管外壳18的内部设有压电陶瓷管19，压电陶瓷 管19的端部连接内部支架20,所述压电陶瓷管19的下端设有避震环17，避震 环17的外部设有高硬铝适配器16。
5以上本实用新型实施例所述的基于扫描隧道显微镜的纳米级金相显微镜，
将光学显微技术的方便性和扫描隧道显微镜(STM)的高分辨率特点相结合， 实现了金相显微镜在导电物体表面结构纳米级的分析与测量；将普通金相显微 镜分辨能力从微米级扩展到纳米级，可广泛应用于导电物体表面结构的分析和 测量，可以快速地定位及测量待测部位；STM探头直接安装于金相显孩i镜的物 镜转换器上，通过旋转装换器即可实现金相显微镜和STM的切换，附加的光学 物镜适配器保证STM探头与光学物镜中心的误差不超过1微米，实现了 STM 与光学物镜的观察连续性；可采用金相显微镜来选择样品的细节，使要测量的 部位进入视场的中央，然后将STM探头转至测量位置，对同一区域进行扫描， 即可开始高分辨率测量，极大地提高了工作效率。
权利要求
1、一种基于扫描隧道显微镜的纳米级金相显微镜，包括目镜或数字相机设备(1)、物镜转换器(2)、物镜(3)、物镜(5)、STM探头(4)及支架(7)，目镜或数字相机设备(1)固定在支架(7)的顶部，其特征在于物镜(3)、物镜(5)及STM探头(4)与物镜转换器(2)连接并被固定在支架(7)上，所述STM探头(4)由上部的压电陶瓷扫描器(9)与下部的探针(10)组成并通过物镜适配器(8)固定，所述STM探头(4)连接电子学控制及扫描单元(12)，探针(10)连接放大电路装置(11)，探针(10)的内端通过针管(14)固定在连接器(15)；所述压电陶瓷扫描器(9)内设有扫描管外壳(18)，扫描管外壳(18)的内部设有压电陶瓷管(19)，压电陶瓷管(19)的端部连接内部支架(20)，所述压电陶瓷管(19)的下端设有避震环(17)，避震环(17)的外部设有高硬铝适配器(16)。
专利摘要
本实用新型涉及一种基于扫描隧道显微镜的纳米级金相显微镜，包括目镜或数字相机设备、物镜转换器、STM探头、支架，目镜或数字相机设备固定在支架的顶部，物镜以及由物镜改装的STM探头均连接上部的物镜转换器并固定在支架上，所述STM探头由上部的压电陶瓷扫描器与下部的探针组成并通过物镜适配器固定，所述STM探头连接电子学控制及扫描单元并通过PC机显示与处理单元对其控制，下部的探针部分连接放大电路装置。本实用新型有益效果为将光学显微技术的方便性和扫描隧道显微镜(STM)的高分辨率特点相结合，实现了金相显微镜在导电物体表面结构纳米级的分析与测量；实现了STM与光学物镜的观察连续性，极大地提高了工作效率。
文档编号G01Q60/10GKCN201255715SQ200820060197
公开日2009年6月10日 申请日期2008年6月24日
发明者罗先照, 胡志强 申请人:上海海兹思光电科技有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan