专利名称:一种台式一体化原子力显微镜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种台式一体化原子力显微镜。
技术背景
1986年，美国科学家Binning、Quate和Gerber发明了第一台原子力显微镜 (AFM)0所谓原子力显微镜，就是利用原子之间的相互作用力来达到观测目的的显微镜。它通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。将一对微弱力极端敏感的微悬臂一端固定，另一端的微小针尖接近样品，这时针尖将与样品相互作用，作用力将使得微悬臂发生形变或运动状态发生变化。 扫描样品时，利用传感器检测这些变化，就可获得作用力分布信息，从而以纳米级分辨率获得表面结构信息。
原子力显微镜是作为继光学显微镜、电子显微镜之后的第三代显微镜。AFM可以在空气、真空及液体环境下实现纳米、亚纳米分辨测试，且具有可观察三维图像、无需对样品特殊处理等优点，其应用除了纳米尺度表面形貌的测量，更广为应用于探索纳米尺度下微观的物性(光、力、电、磁)量测，功能已经远远超过以往显微镜技术，是21世纪纳米技术时代科学中一种不可缺少之重要分析仪器。
目前各原子力显微镜制造商一般将电子控制系统与扫描探针主机采用分体设计方式，结构分散体积庞大，组合安装繁琐，使用亲和力不好。为此，我们开发出台式一体化原子力显微镜，本产品在原子力显微镜的基础上采用台式一体化设计理念，通过对电子系统、 机械结构、外观等设计，在结构上实现台式一体化，功能上实现模块化，性能比原有的AFM 更加优越，功能更加强大，设计上更加人性化，提高了 AFM工作稳定性、使用便捷性和防震可靠性等。可大大扩展原子力显微镜的应用范围，满足市场科研、工业和教学等应用需求。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种台式一体化原子力显微镜，提高原子力显微镜的工作稳定性、使用便捷性和防震可靠性等。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现
—种台式一体化原子力显微镜，包括主机和金属屏蔽隔音箱，所述金属屏蔽隔音箱内部下端设有电子控制系统；所述主机设在金属屏蔽隔音箱内的防震装置上，所述防震装置通过四根弹簧悬挂在金属屏蔽隔音箱内；所述主机的下端设有扫描器基座，扫描器基座前侧面的中上方设有精密二维调节装置，扫描器基座的顶端设有扫描器，所述扫描器的左右两侧对称设有粗调驱动装置，扫描器的后端设有微调驱动装置；所述主机的上端设有探针头部，探针头部通过微调驱动装置和两个粗调驱动装置支撑在扫描器基座的上方，探针头部顶端的左右两侧分别设有四象限接收器二维调整机构和激光器二维调整机构，探针头部前侧面的中下部靠近边缘处设有探针模块。
本实用新型的有益效果为采用台式一体化设计方案，使仪器结构简单，使用方便；采用大理石及弹簧悬挂式双重防震装置，同时控制系统使用金属箱隔音屏蔽，使外界干扰对仪器工作影响降到最小；采用模块化的电路设计，可根据不同需要选用不同功能模块， 也便于电路持续改进与维护；采用模块化的扫描模式设计，可根据需要更换不同探针模块， 进而分析不同纳米级别的样品；采用更加精密的自动对焦CCD观测系统，可对针尖接触样品的部位进行放大，实现实时样品扫描录像，同时使用二维样品移动平台，可以快速搜索感兴趣的样品区域；探针趋近样品粗调驱动装置采用直流马达控制，设计上更加人性化；具有原子与纳米级的分析能力，其操作容易且简便，可以在大气、真空、液相等条件下进行对象分析，可进行样品的电性、磁性及生物活性分析性质分析等，功能远超以往显微镜技术； 既有继承性，又能满足当前技术的发展及市场的需求。
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一种台式一体化原子力显微镜的整体结构示意图；
图2是本实用新型实施例所述的一种台式一体化原子力显微镜主机的结构图。
图中
1、主机；2、金属屏蔽隔音箱；3、防震装置；4、扫描器基座；5、探针头部；6、精密二维调节装置；7、扫描器；8、粗调驱动装置；9、探针模块；10、四象限接收器二维调整机构； 11、激光器二维调整机构；12、微调驱动装置。
具体实施方式
如图广2，本实用新型实施例所述的一种台式一体化原子力显微镜，包括主机1和金属屏蔽隔音箱2，所述主机1设在金属屏蔽隔音箱2内的防震装置3上，所述防震装置3 通过四根弹簧悬挂在金属屏蔽隔音箱2内，金属屏蔽隔音箱2内部下端设有电子控制系统； 所述主机1的下端设有扫描器基座4，扫描器基座4前侧面的中上方设有精密二维调节装置 6，扫描器基座4的顶端设有扫描器7，所述扫描器7的左右两侧对称设有粗调驱动装置8， 扫描器7的后端设有微调驱动装置12 ；所述主机1的上端设有探针头部5，探针头部5通过微调驱动装置12和两个粗调驱动装置8支撑在扫描器基座4的上方，探针头部5顶端的左右两侧分别设有四象限接收器二维调整机构10和激光器二维调整机构11，探针头部5前侧面的中下部靠近边缘处设有探针模块9 ；所述金属屏蔽隔音箱2的下端装有电子控制系统， 电子控制系统包括实现扫描器7的各种预设功能以及维持扫描状态的反馈控制系统，电子控制系统与计算机系统连接，所述金属屏蔽隔音箱2主要起消除外界干扰信号作用，同时控湿控温，使仪器保持在恒温恒湿最佳工作状态。
台式一体化原子力显微镜的基本工作原理是将一对微弱力极端敏感的微悬臂一端固定，另一端有一微小针尖，保持针尖位置不变，通过扫描器7驱动样品接近针尖，由于样品表面的原子与微悬臂探针尖端的原子间存在极微弱的排斥力，微悬臂将随样品表面形貌而弯曲起伏，利用光学检测法，可测得微悬臂对应于样品扫描各点的位置变化，从而获得被测样品表面形貌的信息。台式一体化原子力显微镜有两种基本工作模式接触式和轻敲式。本实施例所述的一种台式一体化原子力显微镜采用模块化的设计方式，除以上两种模式外，可增加磁力模块、相位模块及液体池模块等。
具体使用时，所述主机1通过电子控制系统由计算机系统对其进行控制，按照计算机系统上操作软件的要求，输出不同的电压控制扫描器7，从而带动样品移动扫描，针尖与样品间产生的作用力经过探针头部5内的信号检测装置进入电子控制系统，电子控制系统对该信号进行数字处理后并发送到计算机系统，计算机系统通过软件处理将信号转化成图像的形式显示出来。
本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
权利要求
1. 一种台式一体化原子力显微镜，包括主机(1)和金属屏蔽隔音箱(2)，其特征在于 所述主机(1)设在金属屏蔽隔音箱(2)内的防震装置(3)上，所述防震装置(3)通过四根弹簧悬挂在金属屏蔽隔音箱(2)内；所述主机(1)的下端设有扫描器基座(4)，扫描器基座(4) 前侧面的中上方设有精密二维调节装置(6)，扫描器基座(4)的顶端设有扫描器(7)，扫描器(7)的左右两侧对称设有粗调驱动装置(8)，扫描器(7)的后端设有微调驱动装置(12)； 主机(1)的上端设有探针头部(5 )，探针头部(5 )通过微调驱动装置(12)和两个粗调驱动装置(8)支撑在扫描器基座(4)的上方，探针头部(5)顶端的左右两侧分别设有四象限接收器二维调整机构(10)和激光器二维调整机构(11 )，探针头部(5)前侧面的中下部靠近边缘处设有探针模块(9)。
专利摘要
本实用新型涉及一种台式一体化原子力显微镜，包括主机和金属屏蔽隔音箱，金属屏蔽隔音箱内部下端设有电子控制系统，主机设在金属屏蔽隔音箱内的防震装置上，防震装置通过四根弹簧悬挂在金属屏蔽隔音箱内；主机的下端设有扫描器基座，扫描器基座前侧面的中上方设有精密二维调节装置，扫描器基座的顶端设有扫描器，扫描器的左右两侧对称设有粗调驱动装置，扫描器的后端设有微调驱动装置；主机上端设有探针头部，探针头部顶端的左右两侧分别设有四象限接收器二维调整机构和激光器二维调整机构，探针头部前侧面的中下部靠近边缘处设有探针模块。本实用新型的有益效果为结构简单，使用方便；外界干扰对仪器工作影响小；具有原子与纳米级的分析能力。
文档编号G01Q60/36GKCN202083708SQ201120163732
公开日2011年12月21日 申请日期2011年5月20日
发明者李立强, 罗先照, 韩雄 申请人:苏州海兹思纳米科技有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan