模塊式掃描探針顯微鏡用探針架的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種模塊式掃描探針顯微鏡用探針架，包括支架，在支架上有線路板和安裝探針的夾持架，所述的線路板與支架之間為插槽式連接，所述的夾持架與支架之間為分體式并夾持架插入支架內(nèi)，夾持架與支架形成鑲嵌結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的模塊式掃描探針顯微鏡用探針架具有操作簡(jiǎn)單、夾持效果好、探針定位精準(zhǔn)、提高測(cè)試精度和測(cè)試效率、制作成本低的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】模塊式掃描探針顯微鏡用探針架

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及掃描探針測(cè)試【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種模塊式掃描探針顯微鏡用探針 架。

【背景技術(shù)】
[0002] 掃描探針顯微鏡是一組用探針機(jī)械式地在樣品表面掃描來(lái)獲取樣品信息的顯微 鏡的統(tǒng)稱，它包括了掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、磁力顯微鏡、摩擦力顯微鏡、掃描近場(chǎng) 光學(xué)顯微鏡、靜電力顯微鏡、磁共振力顯微鏡、掃描電容顯微鏡、掃描霍爾效應(yīng)顯微鏡等。其 中，掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡的應(yīng)用最普遍。掃描隧道顯微鏡是最早被發(fā)明的掃描 探針顯微鏡，由IBM公司的G. Binning和H.Rohrer于1982年發(fā)明，它利用了量子隧道效 應(yīng)，通過(guò)檢測(cè)隧穿電流來(lái)獲得樣品表面的信息。由于掃描隧道顯微鏡只能檢測(cè)導(dǎo)體或者半 導(dǎo)體樣品，因此接下來(lái)在1986年，IBM公司的G. Bining又和斯坦福大學(xué)的C. F. Quate發(fā)明 了原子力顯微鏡，彌補(bǔ)了這一不足，因?yàn)樗ㄟ^(guò)檢測(cè)探針針尖和樣品表面原子之間的作用 力來(lái)獲得樣品表面信息，所以對(duì)樣品的導(dǎo)電性沒(méi)有要求。之后各種掃描探針顯微鏡都陸續(xù) 研制成功，人們可以在更大范圍內(nèi)對(duì)樣品進(jìn)行原子尺度上的觀察、操縱和加工。
[0003] 掃描探針顯微鏡具有原子級(jí)的高分辨率，可實(shí)時(shí)獲得樣品表面的三維形貌和表面 特性，且對(duì)使用環(huán)境沒(méi)有嚴(yán)格的要求，在大氣中、真空中、溶液中，或者常溫、高溫、低溫環(huán)境 中均可工作，因此使用范圍非常廣泛，在材料、物理、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)、微電子等領(lǐng)域都有廣 泛應(yīng)用。
[0004] 現(xiàn)有的掃描探針顯微鏡，對(duì)應(yīng)不同的使用模式，例如：原子力顯微鏡模式、掃描隧 道顯微鏡模式等，有不同的探針架，在進(jìn)行科研實(shí)驗(yàn)時(shí)，不易對(duì)電路結(jié)構(gòu)和探針夾持方式作 出改變；就適用于原子力顯微鏡等模式的探針架，其通過(guò)彈性片將探針壓在金屬塊上工作， 無(wú)精確定位和裝夾結(jié)構(gòu)，每次更換探針后，探針懸臂末端的激光光斑移位，需重新調(diào)整激光 光路，使操作復(fù)雜化，且更換探針后，樣品掃描區(qū)域會(huì)發(fā)生大范圍的改變，不利于重復(fù)觀測(cè)； 更換探針時(shí)需手動(dòng)掰起彈性片未固定端或者松開(kāi)固定彈性片的螺釘，操作不便，且長(zhǎng)期手 動(dòng)掰起彈性片，其端部受力不均，會(huì)導(dǎo)致彈性片不對(duì)稱形變，影響探針夾持效果，進(jìn)而影響 測(cè)試質(zhì)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種操作簡(jiǎn)單、夾持效果好、探針定位精準(zhǔn)、提高測(cè)試精度和 測(cè)試效率、制作成本低的模塊式掃描探針顯微鏡用探針架，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。 本發(fā)明的模塊式掃描探針顯微鏡用探針架，包括支架，在支架上有線路板和安裝探針 的夾持架，所述的線路板與支架之間為插槽式連接，所述的夾持架與支架之間為分體式并 夾持架插入支架內(nèi)，夾持架與支架形成鑲嵌結(jié)構(gòu)。
[0006] 本發(fā)明的模塊式掃描探針顯微鏡用探針架，其中所述的夾持架上設(shè)有信號(hào)窗和手 持框，在夾持架上設(shè)有斜向平面，在該斜向平面上固定壓電片，在壓電片上設(shè)有固定座，在 夾持架的端頭通過(guò)螺釘固定連接有彈性片，彈性片的端頭壓在所述的固定座上，探針通過(guò) 彈性片和固定座夾持。
[0007] 本發(fā)明的模塊式掃描探針顯微鏡用探針架，其中所述的夾持架上通過(guò)轉(zhuǎn)軸安裝有 頂靠彈性片的凸輪，所述的凸輪位于彈性片的下方，轉(zhuǎn)軸上接有手柄。
[0008] 本發(fā)明的模塊式掃描探針顯微鏡用探針架，其中所述的固定座上設(shè)有安裝探針的 定位槽，該定位槽有定位槽底面、定位槽端面和定位槽側(cè)面，定位槽端面和定位槽側(cè)面相互 垂直，定位槽端面和定位槽側(cè)面同時(shí)垂直于定位槽底面，在靠近定位槽端面處固定座上設(shè) 有裝夾槽。
[0009] 本發(fā)明的模塊式掃描探針顯微鏡用探針架，其組成部分可根據(jù)掃描探針顯微鏡使 用模式的不同任意進(jìn)行組裝更換，能在科研實(shí)驗(yàn)中方便地改變電路結(jié)構(gòu)和探針夾持方式， 作探索性的研究，操作簡(jiǎn)單，降低制作成本。本發(fā)明也提供了一種適用于原子力顯微鏡等模 式的探針夾持架，能精確控制彈性片的開(kāi)合及開(kāi)啟角度，保證探針夾持效果，進(jìn)而保證測(cè)試 質(zhì)量；有探針定位結(jié)構(gòu)能夠精確定位探針，保證更換探針后激光光斑在探針懸臂末端的位 置不變，簡(jiǎn)化激光光路調(diào)整過(guò)程，提高檢測(cè)效率，使利于樣品區(qū)域重復(fù)觀測(cè)；簡(jiǎn)化探針裝夾 過(guò)程，易于探針定位。因此本發(fā)明的模塊式掃描探針顯微鏡用探針架具有操作簡(jiǎn)單、夾持效 果好、探針定位精準(zhǔn)、提高測(cè)試精度和測(cè)試效率、制作成本低的優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】1的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1所示的A-A剖視示意圖； 圖3是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】1的立體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是圖2所示的固定座的立體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是利用鑷子夾持探針并向固定座前端處放置探針的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】2的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011] 實(shí)施例1 如圖1、2、3所示：1支架，在支架1的一端有線路板2,線路板2與支架1之間為插槽式 連接結(jié)構(gòu)，即在支架1上加工有與線路板2相吻合的插槽，線路板2自支架1的側(cè)面插入即 可。
[0012] 在支架1上設(shè)有安裝探針10的夾持架3,夾持架3與支架1之間為插槽式連接，即 夾持架3與支架1之間為分體式并夾持架3插入支架1內(nèi)，夾持架3與支架1形成鑲嵌結(jié) 構(gòu)。支架1上有鏤空，在夾持架3上設(shè)有用于傳遞激光等信號(hào)的信號(hào)窗口 11和方便安裝和 拆卸的手持框12,信號(hào)窗口 11和手持框12剛好位于前述的鏤空位置處。
[0013] 在夾持架3上設(shè)有斜向平面，在該斜向平面上固定粘接有壓電片9,在壓電片9上 粘接有固定座8。在夾持架3的端頭通過(guò)兩顆螺釘4固定連接有彈性片7,彈性片7的端頭 壓在固定座8上，探針10通過(guò)彈性片7和固定座8夾持。
[0014] 夾持架3上通過(guò)轉(zhuǎn)軸5安裝有頂靠彈性片7的凸輪6,凸輪6位于彈性片7的下 方，轉(zhuǎn)軸5上接有手柄14。撥動(dòng)手柄14,轉(zhuǎn)軸5隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)凸輪6轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪6頂靠彈 性片7,使彈性片7抬起或壓向固定座8。
[0015] 如圖4、5所示：固定座8上設(shè)有安裝探針10的定位槽，該定位槽有定位槽底面18、 定位槽端面16和定位槽側(cè)面17,定位槽端面16和定位槽側(cè)面17相互垂直，定位槽端面16 和定位槽側(cè)面17同時(shí)垂直于定位槽底面18,在靠近定位槽端面16處固定座8上設(shè)有裝夾 槽15。安裝探針10時(shí)，首先通過(guò)撥動(dòng)手柄14,轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪6,使凸輪6頂起彈性片7,然后用 鑷子19夾持探針10,將探針10送入定位槽內(nèi)，使探針10的后端面20、側(cè)面21分別緊靠定 位槽端面16、定位槽側(cè)面17,送入過(guò)程中鑷子19的下部剛好插入裝夾槽15內(nèi)，方便送入， 探針10就位后，反向撥動(dòng)手柄14,使凸輪6轉(zhuǎn)動(dòng)將彈性片7放下，彈性片7與固定座8夾持 固定了探針10。
[0016] 上述本發(fā)明的模塊式掃描探針顯微鏡用探針架，適用于原子力顯微鏡、摩擦力顯 微鏡、磁力顯微鏡和靜電力顯微鏡。
[0017] 實(shí)施例2 如圖6所示：1支架，在支架1的一端有線路板2,線路板2與支架1之間為插槽式連接 結(jié)構(gòu)，即在支架1上加工有與線路板2相吻合的插槽，線路板2自支架1的側(cè)面插入即可。 在支架1上設(shè)有安裝探針10的夾持架3,夾持架3與支架1之間為插槽式連接，即夾持架3 與支架1之間為分體式并夾持架3插入支架3內(nèi)，夾持架3與支架1形成鑲嵌結(jié)構(gòu)。在夾 持架3上設(shè)有方便安裝和拆卸的手持框12。在夾持架3上加工有探針安裝孔23。本發(fā)明 的模塊式掃描探針顯微鏡用探針架，適用于掃描隧道顯微鏡。
[0018] 本發(fā)明的模塊式掃描探針顯微鏡用探針架具有操作簡(jiǎn)單、夾持效果好、探針定位 精準(zhǔn)、提高測(cè)試精度和測(cè)試效率、制作成本低的優(yōu)點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種模塊式掃描探針顯微鏡用探針架，包括支架（1 )，在支架（1)上有線路板（2)和 安裝探針（10)的夾持架（3)，其特征在于：所述的線路板（2)與支架（1)之間為插槽式連接， 所述的夾持架（3)與支架（1)之間為分體式并夾持架（3)插入支架（1)內(nèi)，夾持架（3)與支 架（1)形成鑲嵌結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊式掃描探針顯微鏡用探針架，其特征在于：所述的夾持 架（3)上設(shè)有信號(hào)窗（11)和手持框（12)，在夾持架（3)上設(shè)有斜向平面，在該斜向平面上固 定壓電片（9)，在壓電片（9)上設(shè)有固定座（8)，在夾持架（3)的端頭通過(guò)螺釘（4)固定連接 有彈性片（7)，彈性片（7)的端頭壓在所述的固定座（8)上，探針（10)通過(guò)彈性片（7)和固 定座（8)夾持。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的模塊式掃描探針顯微鏡用探針架，其特征在于：所述的夾持 架（3)上通過(guò)轉(zhuǎn)軸（5)安裝有頂靠彈性片（7)的凸輪（6)，所述的凸輪（6)位于彈性片（7) 的下方，轉(zhuǎn)軸（5 )上接有手柄（14)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的模塊式掃描探針顯微鏡用探針架，其特征在于：所述的固定 座（8)上設(shè)有安裝探針（10)的定位槽，該定位槽有定位槽底面（18)、定位槽端面（16)和定 位槽側(cè)面（17)，定位槽端面（16)和定位槽側(cè)面（17)相互垂直，定位槽端面（16)和定位槽側(cè) 面（17)同時(shí)垂直于定位槽底面（18)，在靠近定位槽端面（16)處固定座（8)上設(shè)有裝夾槽 (15)。
【文檔編號(hào)】G01Q70/02GK104155479SQ201410334873
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】陳莉, 李克洪, 劉軍山, 劉沖 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)