一種掃描探針顯微鏡的探針與樣品趨近裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種掃描探針顯微鏡的探針與樣品趨近裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]掃描探針顯微鏡(SPM)是通過(guò)檢測(cè)待測(cè)樣品表面和一個(gè)微型力敏感元件(一般稱(chēng)之為掃描探針)之間的極微弱的原子間相互作用力來(lái)研宄物質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)及性質(zhì)，將一對(duì)微弱力極端敏感的微懸臂一端固定，另一端的微小針尖接近樣品，這時(shí)微小針尖將與樣品相互作用，作用力將使得微懸臂發(fā)生形變或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化；掃描樣品時(shí)，利用傳感器檢測(cè)這些變化，就可獲得作用力分布信息，而工作中通常是利用激光檢測(cè)法測(cè)得微懸臂對(duì)應(yīng)于掃描各點(diǎn)的位置變化，從而以納米級(jí)分辨率獲得表面結(jié)構(gòu)信息的。由此可知，要使得掃描探針和待測(cè)樣品之間產(chǎn)生原子間作用力，工作時(shí)，必須使掃描探針自動(dòng)趨近到樣品表面，且兩者之間不能觸碰需維持一個(gè)恒定的距離，且這個(gè)距離的長(zhǎng)度是納米級(jí)的，對(duì)掃描探針與樣品之間趨近的穩(wěn)定性要求很高。
[0003]當(dāng)前所有的掃描探針顯微鏡探針與樣品的趨近方法都是:保持樣品的位置不變，采用伺服馬達(dá)或步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)掃描探頭(裝有探針)接近樣品的趨近方式。
[0004]采用這種趨近方式，掃描探頭與樣品臺(tái)之間都是分離式的結(jié)構(gòu)，常用的有兩種結(jié)構(gòu)裝置:一種是掃描探頭與樣品臺(tái)之間通過(guò)三角支撐螺桿相連，在探針趨近樣品時(shí)，由于無(wú)法保證三角支撐螺桿的同步性，一般先控制其中兩個(gè)支撐架下降到一定位置，再控制第三個(gè)支撐架下降，使探針最終接近樣品；因此這種結(jié)構(gòu)裝置存在的缺點(diǎn)是由于探針趨近樣品時(shí)并不是垂直下降的，探針趨近后，樣品掃描區(qū)域會(huì)偏移，難以實(shí)現(xiàn)樣品掃描區(qū)域的精確定位；還有一種是掃描探頭與樣品臺(tái)之間通過(guò)懸臂梁結(jié)構(gòu)相連，兩者之間呈一個(gè)倒U形；在探針趨近樣品時(shí)，只需控制懸臂梁的下降使探針接近樣品即可；這種結(jié)構(gòu)裝置雖然能使探針垂直接近樣品，但由于探針與樣品之間結(jié)構(gòu)回路長(zhǎng)，機(jī)械噪音增大，穩(wěn)定性也隨之降低。
[0005]基于以上所述，現(xiàn)有的掃描探針顯微鏡探針與樣品趨近方式存在著諸多的缺陷與限制，為解決這些問(wèn)題，現(xiàn)在急需開(kāi)發(fā)一種新型的掃描探針顯微鏡的探針與樣品趨近方法。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種掃描探針顯微鏡的探針與樣品趨近裝置，以克服目前現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足。
[0007]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0008]一種掃描探針顯微鏡的探針與樣品趨近裝置，包括底座，所述底座上設(shè)有樣品臺(tái)，所述樣品臺(tái)上端均勻設(shè)有若干固定架，所述固定架上端設(shè)有掃描探頭，所述掃描探頭內(nèi)部設(shè)有與探針相匹配的探針架，所述樣品臺(tái)設(shè)置于所述探針架的前端，并且所述樣品臺(tái)內(nèi)部設(shè)有可進(jìn)行三維移動(dòng)的樣品移動(dòng)裝置，所述樣品移動(dòng)裝置內(nèi)設(shè)有掃描器，所述掃描器連接有位于所述樣品移動(dòng)裝置內(nèi)部的Z向移動(dòng)導(dǎo)軌，并且所述樣品移動(dòng)裝置還設(shè)有相匹配的控制裝置。
[0009]進(jìn)一步的，所述控制裝置包括控制樣品移動(dòng)裝置進(jìn)行水平移動(dòng)的手動(dòng)控制器以及控制樣品移動(dòng)裝置在Z向移動(dòng)導(dǎo)軌內(nèi)移動(dòng)的微型伺服電機(jī)，所述微型伺服電機(jī)設(shè)置于所述Z向移動(dòng)導(dǎo)軌的下端。
[0010]優(yōu)選的，所述固定架的數(shù)目為三個(gè)。
[0011 ] 優(yōu)選的，所述三個(gè)固定架呈三角形排布。
[0012]一種掃描探針顯微鏡的探針與樣品趨近方法，包括以下步驟:
[0013]將待檢測(cè)的探針固定在探針架上，然后保持探針的位置不變；
[0014]將待測(cè)的樣品放置在樣品臺(tái)上端的掃描器上，通過(guò)控制裝置控制樣品移動(dòng)裝置在水平方向和Z向軌道內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)，直到移動(dòng)到與探針達(dá)到預(yù)計(jì)的位置處停止。
[0015]進(jìn)一步的，所述控制裝置包括控制樣品移動(dòng)裝置進(jìn)行水平移動(dòng)的手動(dòng)控制器以及控制樣品移動(dòng)裝置在Z向移動(dòng)導(dǎo)軌內(nèi)移動(dòng)的微型伺服電機(jī)，所述微型伺服電機(jī)設(shè)置于所述Z向移動(dòng)導(dǎo)軌的下端。
[0016]優(yōu)選的，所述固定架的數(shù)目為三個(gè)。
[0017]優(yōu)選的，所述三個(gè)固定架呈三角形排布。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果為:本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易操作，通過(guò)將掃描探頭與樣品臺(tái)的結(jié)構(gòu)集成一體，使得兩者之間結(jié)構(gòu)回路縮短，極大的降低了探針與樣品之間的機(jī)械噪音，提高了儀器的精度和抗干擾性；另外在樣品趨近時(shí)，樣品能夠完全垂直的接近探針，實(shí)現(xiàn)了對(duì)樣品掃描區(qū)域的精確定位，進(jìn)而提高了測(cè)量的精確度，有效的提高了裝置的實(shí)用性，有利于市場(chǎng)的推廣與應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0019]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例所述的一種掃描探針顯微鏡的探針與樣品趨近裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖中:
[0022]1、掃描探頭；2、固定架；3、樣品臺(tái)；4、樣品移動(dòng)裝置；5、掃描器；6、Z向移動(dòng)導(dǎo)軌；7、微型伺服電機(jī)；8、探針架；9、底座。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0024]如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種掃描探針顯微鏡的探針與樣品趨近裝置，包括底座9，所述底座9上設(shè)有樣品臺(tái)3，所述樣品臺(tái)3上端均勻設(shè)有若干固定架2，所述固定架2上端設(shè)有掃描探頭1，所述掃描探頭I內(nèi)部設(shè)有與探針相匹配的探針架8，所述樣品臺(tái)3設(shè)置于所述探針架8的前端，并且所述樣品臺(tái)3內(nèi)部設(shè)有可進(jìn)行三維移動(dòng)的樣品移動(dòng)裝置4，所述樣品移動(dòng)裝置4內(nèi)設(shè)有掃描器5，所述掃描器5連接有位于所述樣品移動(dòng)裝置4內(nèi)部的Z向移動(dòng)導(dǎo)軌6，并且所述樣品移動(dòng)裝置4還設(shè)有相匹配的控制裝置；其中，所述樣品臺(tái)3與所述掃描探頭I的結(jié)構(gòu)