与下样本盘255的顶部之间的距离(圆的半径或者轨迹)。在一个特定的实例中，R = 3.5cm = 3.5Χ 10_2m,使得对于Δζ = 10nm=10_7mm(其大约为范德瓦耳斯力或者胶体力的最大范围)，侧向位移Ax为大约10_nm =0.0lnm,并且甚至对于Δζ = I微米，Δ χ在大约Inm处,仍然是可忽略的。
[0060]下样本安装件组件135的这个设置具有枢转臂140，该枢转臂支撑下样本盘255并且允许下样本盘255竖直地上下可控制地运动，并且可以通过壳体105的侧开口和前开口130、150接近该枢转臂，这个设置提供了方便的并且容易使用的用于表面力设备的安装系统。承载在下样本盘255上的样本可以容易地更换或者改变。双悬臂弹簧230的刚度可以容易地调节，允许通过施加力至下力盘410和上弹簧座405中的一个或者两者而实现调节下样本盘255的运动量。而且，其他的装置、探针、附件等等可以容易地和方便地适配，如在下文中更详细地讨论的一样。
[0061]下样本安装件组件135的多个实施例可以用在原子力显微镜(AFM)中或者扫描探针类型的应用中。AFM测量可以涉及用探针末端接触一个表面并且测量当末端横越该表面运动时该末端的位移。图5图示了引入了探针末端520的下样本安装件组件135的一个实施例。探针末端安装支撑件505可以通过一个或者多个紧固件(比如螺纹件或者螺栓)耦接到滑动器225上。粗探针末端高度调节块510可以与探针末端安装支撑件505可滑动地接合。具有向外延伸的探针末端520的可互换探针末端组件515可以耦接到探针末端高度调节块510。齿轮530可以至少部分地安装在探针末端安装支撑件505内，使得齿轮530上的齿啮合探针末端高度调节块510上的齿条(没有显示出)。探针末端高度调节把手525可以操作地耦接到齿轮530，使得旋转调节把手525引起齿轮530旋转，因此使探针末端粗高度调节块510和探针末端组件515在ζ方向上进行上下运动。虽然齿条和小齿轮在这里描述，但是本领域技术人员将认识到任何线性致动器都是本披露内容所预期的。
[0062]如上文中描述的一样，探针末端安装支撑件505可以耦接到滑动器225，使得探针末端安装支撑件505跟随滑动器225的运动。在这个“AFM-SFA”组件中，悬臂弹簧螺纹件245可以被旋松或者移除而夹持螺纹件240被拧紧，从而当滑动器225横越导轨215运动时允许探针末端安装支撑件505和下样本盘安装件保持器265 二者一起运动。因此，在χ方向上移动滑动器225远离枢转臂140可以使下样本盘255移动远离上样本盘(上样本将在下文中在图7中介绍，并且双AFM-SFA样本安装系统组件将在图15Α和15Β中介绍)，并且允许探针末端520定位在上样本附近。
[0063]除了多种下样本安装件组件之外，本披露内容的多个实施例也可以包括用于适配特定的实验装置的上样本安装件组件。例如，图6图示了具有底部凸缘615的波纹管上安装件组件605，该底部凸缘与壳体105的顶部表面110配合。在多个实施例中，波纹管上安装件组件605可以包括中空柱形中央段625，该中空柱形中央段与壳体顶部表面开口 155对准以提供进入到壳体105内的中空空间的通道。波纹管上安装件组件605也可以包括用于与其他设备的部件接合的顶部凸缘610，比如为了特定的功能可以根据需要安装到上安装件组件附属安装块620上的第一和第二压电机械位移致动器710、715，如图7中所示。
[0064]波纹管上安装件组件605可以包括底板630以用于为竖直应变计725和水平应变计730 (也见图7)提供安装表面和支撑。底板630可以具有开口 635以便于安装各种探针和样本安装件。此外，底板630可以帮助密封波纹管上安装件组件605以防止位于中空柱形中央段625内的敏感电子装置暴露于有破坏性的化学制品下。
[0065]在多个实施例中，波纹管上安装件组件605例如可以支撑三维致动器/传感器。图7和8分别图示了通过波纹管上安装件组件605耦接到壳体105上的具有三维致动器/传感器上样本安装件组件705的安装系统100的俯视图和侧截面图。图7和8中图示的多个实施例可以提供上样本盘720的独立的三维(X方向、y方向和z方向)运动以及同时的独立的三维感测能力。第一和第二压电机械位移致动器710、715可以在上安装件组件的底部凸缘615的两个相邻侧上耦接到上安装件组件附属件安装块620，以提供在X方向和y方向上的独立的运动，如图7中所示。压电机械位移致动器710、715可以引起在点A处在X方向或者y方向(或者二者)上大约0.1nm到大约2mm范围内的运动。
[0066]根据多个实施例，压电管735可以耦接到上安装件组件顶部凸缘610上并且至少部分地延伸进入波纹管上安装件组件605内的中空空间中，从而允许在竖直的z方向上的超精细(0.1nm至ΙΟμπι)运动。在ζ方向上的粗和精细竖直位移可以通过第一测微计Ml和第二测微计M2实现，如先前所描述的。顶部凸缘610相对于底部凸缘615(其可以固定到壳体105)的侧向位移(在χ-y平面中)可以多个凸缘应变计815测量。应变计815例如可以是压阻式的、半导体的或者箔式的应变计并且可以包括一个或者多个惠斯登电桥网络。如图8中图示的一样，顶部凸缘610可以耦接到外波纹管805。根据多个实施例，外波纹管805可以由能够弯曲从而允许上凸缘610在x-y平面中运动的柔顺材料(compliantmaterial)制成。
[0067]由于与下样本盘255相互作用而作用在上样本盘720上的法向力(如排斥的胶体力或者吸引的粘合力)可以通过耦接到水平应变计730上的多个水平导线而测量，该多个水平导线可以以绕上样本盘720的阵列而耦接到上安装件组件底部凸缘615。水平应变计730例如可以是压阻、半导体或者箔式应变计。水平应变计730可以包括一个或者多个惠斯登电桥网络。法向力也可以通过将应变计730附接至双悬臂弹簧230而测量。当相对于下样本盘255(其可以保持在固定的位置中)在X方向和/或y方向上滑动(或者粘附)时作用在上样本盘720上的侧向力(比如摩擦力或者剪切力)可以通过耦接到竖直应变计725的多个竖直导线测量，该竖直应变计绕压电管735阵列排列。竖直应变计725例如可以是压阻的、半导体的或者箔式的应变计。竖直应变计725可以包括一个或者多个惠斯登电桥网络。
[0068]在多个实施例中，外波纹管805和内波纹管810可以密闭地密封三维上样本安装件705，有效地将应变计725、730与壳体105内的任何可能的腐蚀性液体或者蒸气隔离。这个设置允许当将下和上样本盘255、720暴露于极端环境中时使用精密的小型化的电子仪器、导线和连接器。
[0069]图9是根据图示彼此紧密接近的下样本盘255和上样本盘720的多个实施例的图6和7的安装系统的截面图。取决于正在进行的测量，下样本盘255和上样本盘720可以接触，或者它们可以分离非常小的距离。如先前描述的一样，可以使用第一和第二测微计Ml、M2以施加力到枢转臂140上，导致枢转臂140在弯曲区段415处弯曲，从而改变下样本盘255和上样本盘720之间的距离(或者如果接触，改变抵靠彼此施加的压力)。
[0070]如图9中显示的一样，根据多个实施例，仅仅下样本安装件组件135的凸缘205与壳体105接触。下样本安装件组件135的所有其他部件可以从枢转臂140悬置在壳体105的中空空间内。这样定位下样本安装件组件135允许当枢转臂140响应于施加到枢转臂140上的力而弯曲时下样本安装件组件135运动。
[0071]使用安装系统100进行的测量可能需要直接或者间接可视化技术，比如光学显微镜、荧光显微镜、光脱色荧光恢复技术、共聚焦显微镜、X射线散射、反射或者切向入射等等。图10图示了多个实施例，在这些实施例中可视化仪器1005(在这个情况中，光学显微镜物镜)可以通过上安装件组件605而插入以接近壳体105并且将可视化仪器1005带到正在可视化的上样本盘720和下样本盘255上的表面的极接近的附近。类似地，图11图示了多个实施例，在这些实施例中可以使用具有宽直径物镜(其在一些成像技术中可以是有益的)的可视化仪器1005。图11也图示了第二可视化仪器1105可以通过壳体底部表面开口 150而定位的多个实施例，这些实施例允许成像测量使用“倒置显微镜”物镜进行。
[0072]如上文中讨论的一样，安装系统100可以接收许多不同的样本安装件和附件，从而执行宽泛种类的实验和测量。除了在先前的图中显示的样本安装件之外，图12至14图示了根据本披露内容的样本安装件和附件的多个实施例。对于本领域技术人员将是显而易见的是，图12至14的实施例是示例性的，并且不应该认为这些实施例是以任何方向限制本披露内容。图12图示了下样本盘255和上样本盘720具有不同的形状以及使用注射器(或者其他管子)1205将气体、液体或者其他物质引入到下样本盘255和上样本盘720上或者周围的多个实施例。图13还图示了根据多个实施例的包含在容器1305内的下样本盘255，从而将下样本盘255浸入液体(或者其他物质)中而不需要用该液体填充整个壳体105。图14图示了无压电管735的刚性上样本盘安装件保持器1405的典型实施例。上样本盘安装件保持器1405可以包括用以接收可互换的(“卡扣上”)上样本盘720的开口 1410。多个实施例也可以包括用于如先前描述的一样引入气体、液体或者其他物质的注射器1205。在多个实施例中，上样本盘720和下样本盘255 二者都可以具有已经嵌入样本盘255、720中的半反射银或者其他适合的光反射层，从而允许用FECO或者其他干涉带显微镜的直接光学成像。
[0073]图15A和15B还图示了在图5中说明的组合的探针末端安装支撑件505和下样本盘255的操作，在这里示出了多个实施例中，其中具有在壳体上表面110上的位置中的波纹管上安装件组件605 (也见图7中的三维致动器/传感器上样本安装件705)。在图15A中，滑动器225定位在耦接块210的附近的导轨215中。在这个位置中，下样本盘255定向成在上样本盘720之下，从而允许基于在下样本盘255和上样本盘720上的两个宏观样本或者表面的相互作用进行实验和测量。在这个SFA工作模式中，探针末端520定位成远离上样本盘720并且可以不参与任何实验或者测量。
[007