一種原子力探針位姿調(diào)節(jié)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超精密表面形貌測量領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于白光干涉原子力探針掃描顯微鏡系統(tǒng)的原子力探針位姿調(diào)節(jié)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著超精密加工技術(shù)的日益進步使得機械、電子、光學、材料等工業(yè)不斷的微型化、精密化。超精密加工的加工精度和表面質(zhì)量都很高，對表面檢測也提出了更高的要求。超精密表面形貌測量除了檢測高度方向參數(shù)和橫向峰峰距或峰谷距均是納米量級的加工零件、材料表面微觀三維形貌外，還要檢測由微電子、微光學元件、微機械等微觀結(jié)構(gòu)單元組成的三維復雜微觀結(jié)構(gòu)，超精密表面形貌測量不僅要測量表面的粗糙度、形狀偏差，還要測量微結(jié)構(gòu)的三維尺寸、輪廓、膜厚等。這就要求超精密表面形貌測量儀器必須具備垂直、水平方向上的高分辨率和較大的測量范圍。
[0003]原子力顯微鏡系統(tǒng)具有原子級分辨率，其橫向分辨率和縱向分辨率分辨可達到0.1nm和0.0lnm,可以直接觀察分子或原子。原子力顯微鏡可以適應不同的測量環(huán)境，溫度要求也不苛刻，因此廣泛用于超精密表面形貌測量。
[0004]而原子力探針是原子力顯微鏡系統(tǒng)的關(guān)鍵元件，用原子力顯微鏡進行超精密表面形貌測量時，原子力探針的姿態(tài)需要調(diào)節(jié)為最佳，并且保證穩(wěn)定，測量結(jié)果才會準確穩(wěn)定。由于原子力探針尺寸都在納米級別，對它進行姿態(tài)調(diào)節(jié)時，需要無極調(diào)節(jié)，且調(diào)節(jié)過程連續(xù)可控，并且在各個角度、方向之間的調(diào)節(jié)沒有干涉，互不影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于白光干涉原子力探針掃描顯微鏡的原子力探針位姿調(diào)節(jié)的裝置，其具有結(jié)構(gòu)簡單，操作簡易，可以實現(xiàn)多角度、多方向精細調(diào)節(jié)且相互之間沒有干涉影響的位姿調(diào)節(jié)。
[0006]本發(fā)明提出了一種原子力探針位姿調(diào)節(jié)裝置，其用于基于白光干涉的原子力探針掃描顯微鏡系統(tǒng)，其特征在于，該裝置包括由下至上依次設(shè)置的第一調(diào)節(jié)部件、第二調(diào)節(jié)部件、第三調(diào)節(jié)部件、第四調(diào)節(jié)部件以及第五調(diào)節(jié)部件，其中，
[0007]第一調(diào)節(jié)部件包括探針支架、第一調(diào)動部，所述探針支架用于固定承載原子力探針的探針座，所述第一調(diào)節(jié)部分別擠壓所述探針支架右端的內(nèi)外側(cè)，由此實現(xiàn)所述原子力探針的里外水平偏擺調(diào)節(jié)與鎖定；
[0008]第二調(diào)節(jié)部件包括固定部、第一 U型架及第二調(diào)節(jié)部，所述固定部與所述第一 U型架形成固定所述第一調(diào)節(jié)部件的空間，所述第二調(diào)節(jié)部在上述空間與所述第一調(diào)節(jié)部件配合，帶動其左右水平調(diào)節(jié)從而實現(xiàn)所述原子力探針的左右水平調(diào)節(jié)；
[0009]第三調(diào)節(jié)部件包括第三調(diào)動部，其分別擠壓所述第一 U型架上下臂由此實現(xiàn)所述原子力探針上下旋轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)與鎖定；
[0010]第四調(diào)節(jié)部件包括第二 U型架、第四調(diào)動部，所述第二 U型架的下臂與所述第二調(diào)節(jié)部件中第一 U型架的上臂固定，所述第四調(diào)動部通過調(diào)節(jié)擠拉所述第二 U型架的下臂，從而實現(xiàn)所述原子力探針上下俯仰的調(diào)節(jié)與鎖定；
[0011]第五調(diào)節(jié)部件包括穿設(shè)于所述第二 U型架上臂的所述連接頭、第五調(diào)節(jié)部，所述連接頭與所述掃描顯微鏡系統(tǒng)中的顯微鏡固定，所述第五調(diào)節(jié)部與所述連接頭下部配合，同時調(diào)節(jié)所述第八調(diào)節(jié)部帶動所述原子力探針位姿調(diào)節(jié)裝置上下調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)所述原子力探針的上下豎直調(diào)節(jié)。
[0012]進一步地，所述探針支架右端兩側(cè)為支架，中間閉口端為柔性鉸鏈，開口端開有凹槽用于所述探針座配合固定。
[0013]進一步地，所述第一 U型架與所述第二 U型架的固定位置使得其開口方向呈一定的夾角。
[0014]進一步地，所述夾角優(yōu)選為垂直90°。
[0015]進一步地，所述第一 U型架與所述第二 U型架的下臂靠閉口端均具有柔性鉸鏈部。
[0016]進一步地，所述第二 U型架的上臂依次由平板部、套設(shè)固定于顯微鏡上的環(huán)形主支架及調(diào)節(jié)支架固定組成。
[0017]進一步地，所述調(diào)節(jié)支架為階梯型。
[0018]本發(fā)明還公開了一種原子力探針位姿調(diào)節(jié)裝置，其用于基于白光干涉的原子力探針掃描顯微鏡系統(tǒng)，其特征在于，該裝置包括由下至上依次設(shè)置的里外水平偏擺調(diào)節(jié)部件、左右水平調(diào)節(jié)部件、左右旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)部件、上下俯仰偏擺調(diào)節(jié)部件以及上下豎直調(diào)節(jié)部件，其中，
[0019]里外水平偏擺調(diào)節(jié)部件包括探針支架、第一調(diào)節(jié)部，其中探針支架用于固定承載原子力探針的所述探針座，所述第一調(diào)節(jié)部分別擠壓所述探針支架右端的內(nèi)外側(cè)，由此實現(xiàn)所述原子力探針的里外水平偏擺調(diào)節(jié)與鎖定；
[0020]左右水平調(diào)節(jié)部件包括蓋板、第一 U型架、第二調(diào)節(jié)部，所述蓋板固定在所述第一U型架的下臂底面，所述蓋板的凹槽與所述第一 U型架的下臂底面的凹槽構(gòu)成一個導向槽，所述里外水平偏擺部件中的所述探針支架左側(cè)插入所述導向槽一側(cè)，所述第二調(diào)節(jié)部插入所述導向槽的另外一側(cè)，并且與所述探針支架左側(cè)連接配合，通過調(diào)節(jié)所述第二調(diào)節(jié)部，由此帶動所述探針支架而實現(xiàn)所述原子力探針的左右水平調(diào)節(jié)；
[0021]上下旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)部件包括第一 U型架、第三調(diào)節(jié)部，所述第三調(diào)節(jié)部分別插入所述第一 U型架上下臂開口端中部，調(diào)節(jié)所述第三調(diào)節(jié)部分別擠拉所述第一 U型架上下臂由此實現(xiàn)原子力探針的上下旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)與鎖定；
[0022]上下俯仰調(diào)節(jié)部件包括第二 U型架、第四調(diào)節(jié)部，所述第二 U型架的下臂與所述第一 U型架的上臂連接固定，所述第二 U型架的上臂的長度小于其下臂，其上臂的另外一端與主支架固定，所述主支架的另外一端與調(diào)節(jié)支架固定，所述第四調(diào)節(jié)部分別從所述調(diào)節(jié)支架的末端與所述第二 U型架的下臂末端插入，并且通過調(diào)節(jié)分別擠壓所述調(diào)節(jié)支架的末端及所述第二 U型架的下臂末端，從而實現(xiàn)所述原子力探針上下俯仰的調(diào)節(jié)與鎖定；
[0023]上下豎直調(diào)節(jié)部件包括套設(shè)于所述主支架內(nèi)的連接頭、第五調(diào)節(jié)部，所述連接頭與所述掃描顯微鏡系統(tǒng)中的顯微鏡固定，所述第五調(diào)節(jié)部與所述連接頭下部配合，同時調(diào)節(jié)所述第五調(diào)節(jié)部帶動所述主支架上下調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)所述原子力探針的上下豎直調(diào)節(jié)。
[0024]本發(fā)明在保證原子力顯微鏡測量效果的前提下，通過細螺紋調(diào)節(jié)實現(xiàn)原子力探針在各方向的連續(xù)調(diào)節(jié)，用柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)配合細螺紋調(diào)節(jié)實現(xiàn)原子力探針在各角度的連續(xù)調(diào)節(jié)，來實現(xiàn)原子力探針位姿的精細調(diào)節(jié)，并可以鎖定調(diào)節(jié)后的位姿。使原子力顯微鏡工作在最佳狀態(tài)，提高其準確性和穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0025]圖1為按照本發(fā)明的原子力探針位姿調(diào)節(jié)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為按照本發(fā)明實現(xiàn)的原子力探針位姿調(diào)節(jié)裝置應用于現(xiàn)有技術(shù)中白光干涉原子力顯微鏡系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為按照本發(fā)明實現(xiàn)的調(diào)節(jié)裝置中的探針座的示意圖
[0028]圖4為按照本發(fā)明實現(xiàn)的調(diào)節(jié)裝置中的探針支架的示意圖；
[0029]圖5為按照本發(fā)明實現(xiàn)的調(diào)節(jié)裝置中的第一 U型架的示意圖；
[0030]圖6為按照本發(fā)明實現(xiàn)的調(diào)節(jié)裝置中的第二 U型架的示意圖。
[0031]在所有附圖中，相同的附圖標記用于表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:
[0032]1-探針座2-第一調(diào)節(jié)螺釘3-第二調(diào)節(jié)螺釘4-探針支架5-蓋板6_第四調(diào)節(jié)螺釘7-第三調(diào)節(jié)螺釘8-第一 U型架9-第五調(diào)節(jié)螺釘10-第二 U型架11-連接頭12-主支架13-調(diào)節(jié)支架14-第六調(diào)節(jié)螺釘15-第八調(diào)節(jié)螺母16-第七調(diào)節(jié)螺釘17-顯微物鏡18-干涉系統(tǒng)19-CCD 20-測控系統(tǒng)101-探針座長方體102-探針座小長方體401-探針支架螺紋孔402、40