一種光學(xué)原子力一體化掃描探針顯微鏡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及顯微鏡領(lǐng)域，具體來說，涉及一種光學(xué)原子力一體化掃描探針顯微鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)顯微鏡主要是利用凸透鏡的光學(xué)放大及成像原理，把人眼所不能分辨的微小物體進行放大成像以供人們提取微細結(jié)構(gòu)信息的光學(xué)儀器。光學(xué)顯微鏡對物體是二維成像，其極限分辨率最高能達到200nm，其成像范圍跟物鏡放大倍數(shù)有關(guān)，倍數(shù)越小，成像范圍越大。而掃描探針顯微鏡是通過檢測待測樣品表面和一個微型力敏感元件(稱之為掃描探針)之間的極微弱的原子間相互作用力來研宄物質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。通過激光檢測法利用光電傳感器檢測由于原子間相互作用力導(dǎo)致的掃描探針發(fā)生形變或運動狀態(tài)發(fā)生的變化，就可獲得作用力分布信息，從而間接獲得物質(zhì)表面結(jié)構(gòu)信息。掃描探針顯微鏡對物體是三維成像，其極限分辨率橫向能達到0.2nm，縱向能達到0.05nm。
[0003]光學(xué)顯微鏡由于受到光波衍射極限的限制，其分辨率無法真正達到納米級別，并且只能對樣品進行二維成像。而掃描探針顯微鏡由于受到掃描范圍的限制，其觀測視野較小且難以對微小的樣本區(qū)域定位。
[0004]針對上述相關(guān)技術(shù)中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]針對相關(guān)技術(shù)中上述的問題，本實用新型提出一種光學(xué)原子力一體化掃描探針顯微鏡，能夠同時集成了光學(xué)顯微鏡和掃描探針顯微鏡的優(yōu)點，解決微納行業(yè)中從微米到納米任意級別大小的分析以及從二維到三維同時成像的問題。
[0006]為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0007]—種光學(xué)原子力一體化掃描探針顯微鏡，包括主機和與所述主機依次連接的電子學(xué)控制器和上位機，所述主機包括底部的防震臺，所述防震臺上端設(shè)置有電動樣品臺，所述電動樣品臺內(nèi)部設(shè)置有掃描器，所述電動樣品臺通過固定設(shè)置于所述防震臺上端的支架連接有照明系統(tǒng)，所述照明系統(tǒng)的尾部設(shè)置有照明光源，所述照明系統(tǒng)的上端設(shè)置有CCD裝置和目鏡，所述照明系統(tǒng)的上端設(shè)置有轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)換器的下端設(shè)置有若干物鏡，其中，若干所述物鏡中的一個設(shè)置有探針架，所述探針架固定設(shè)置有掃描探針，所述轉(zhuǎn)換器的下端一側(cè)還設(shè)置有激光檢測裝置。
[0008]進一步地，所述物鏡的個數(shù)為3個。
[0009]進一步地，所述防震臺包括大理石平臺和底部的防震腳墊。
[0010]進一步地，所述電動樣品臺的內(nèi)部設(shè)置有Z軸升降裝置。
[0011]本實用新型的有益效果:本實用新型顯微鏡同時集成了光學(xué)顯微鏡和掃描探針顯微鏡的操作簡便、集成度和自動化程度高、樣品成像范圍大、可實現(xiàn)無極變倍放大的優(yōu)點，從而解決了微納行業(yè)從微米到納米任意級別大小分析以及從二維到三維同時成像的問題，可滿足科研、工業(yè)和教學(xué)等不同的應(yīng)用需求。
【附圖說明】
[0012]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0013]圖1是根據(jù)本實用新型實施例所述的一種光學(xué)原子力一體化掃描探針顯微鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中:
[0015]1、上位機；2、電子學(xué)控制器；3、主機；4、防震臺；5、電動樣品臺；6、掃描器；7、支架；8、照明光源；9、照明系統(tǒng)；10、(XD裝置；11、目鏡；12、轉(zhuǎn)換器；13、物鏡；14、激光檢測裝置；15、探針架。
【具體實施方式】
[0016]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0017]如圖1所示，根據(jù)本實用新型的實施例所述的一種光學(xué)原子力一體化掃描探針顯微鏡，包括主機3和與所述主機3依次連接的電子學(xué)控制器2和上位機1，所述上位機I與所述電子學(xué)控制器2相互通信，主要負責(zé)最終的圖像采集和數(shù)據(jù)分析以及儀器工作各種控制命令的輸出。所述電子學(xué)控制器2與所述主機3相連，是掃描探針顯微鏡的核心工作部分，主要負責(zé)系統(tǒng)與電腦的數(shù)據(jù)通信、光電信號的轉(zhuǎn)換與處理、主機工作時的掃描驅(qū)動以及反饋控制、樣品臺的驅(qū)動等功能。所述主機3包括底部的防震臺4，所述防震臺4上端設(shè)置有電動樣品臺5，所述電動樣品臺5內(nèi)部設(shè)置有掃描器6，電子學(xué)控制器2控制電動樣品臺5的移動，可以任意改變樣品的掃描區(qū)域，從而獲得感興趣的樣品掃描圖像。所述電動樣品臺5的內(nèi)部設(shè)有所述掃描器6，所述掃描器6是儀器工作時的核心運動部件，工作時樣品固定在所述掃描器6的上端，通過控制系統(tǒng)驅(qū)動掃描器產(chǎn)生運動，從而帶動樣品運動進行掃描。所述電動樣品臺5通過固定設(shè)置于所述防震臺4上端的支架7連接有照明系統(tǒng)9，所述照明系統(tǒng)9的尾部設(shè)置有照明光源8，所述照明系統(tǒng)9的上端設(shè)置有CXD裝置10和目鏡11，所述照明系統(tǒng)9的上端設(shè)置有轉(zhuǎn)換器12，所述轉(zhuǎn)換器12的下端設(shè)置有若干物鏡13，其中，若干所述物鏡13中的一個設(shè)置有探針架15，所述探針架15固定設(shè)置有掃描探針，所述轉(zhuǎn)換器12的下端一側(cè)還設(shè)置有激光檢測裝置14。
[0018]此外，在一個具體的實施例中，所述物鏡13的個數(shù)為3個。
[0019]此外，在一個具體的實施例中，所述防震臺4包括大理石平臺和底部的防震腳墊。
[0020]此外，在一個具體的實施例中，所述電動樣品臺5的內(nèi)部設(shè)置有Z軸升降裝置，工作時，用來驅(qū)動待測樣品和掃描器接近或離開掃描探針和物鏡13。
[0021]為了方便理解本實用新型的上述技術(shù)方案，以下通過具體使用方式上對本實用新型的上述技術(shù)方案進行詳細說明。
[0022]儀器工作時，激光檢測裝置14發(fā)射一束激光經(jīng)過顯微鏡的其中一個物鏡13打在掃描探針上，再反射回到激光檢測裝置14中，由于待測樣品與掃描探針之間原子相互作用力的影響，激光檢測裝置14接收到的光斑位置會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，利用光電傳感器檢測這些偏轉(zhuǎn)量并轉(zhuǎn)換成電信號，電子學(xué)控制器對電信號進行處理后再傳輸給上位機1，上位機I再將這些電信號進行分析，并以特定的算法以圖像的形式呈現(xiàn)出來，從而最終獲得樣品表面形貌及結(jié)構(gòu)信息。與此同時物鏡13也會對待測的樣品進行光學(xué)成像，我們還可以通過目鏡11或者CCD裝置10實時觀測到待測樣品的光學(xué)圖像。這樣就同時實現(xiàn)了光學(xué)顯微鏡和掃描探針顯微鏡的成像功能，另外工作時轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器12還能切換不同的放大物鏡13，也能單獨實現(xiàn)光學(xué)顯微鏡的功能。
[0023]綜上所述，借助于本實用新型的上述技術(shù)方案，本實用新型顯微鏡同時集成了光學(xué)顯微鏡和掃描探針顯微鏡的操作簡便、集成度和自動化程度高、樣品成像范圍大、可實現(xiàn)無極變倍放大的優(yōu)點，從而解決了微納行業(yè)從微米到納米任意級別大小分析以及從二維到三維同時成像的問題，可滿足科研、工業(yè)和教學(xué)等不同的應(yīng)用需求。
[0024]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種光學(xué)原子力一體化掃描探針顯微鏡，其特征在于，包括主機(3)和與所述主機(3 )依次連接的電子學(xué)控制器(2 )和上位機(I)，所述主機(3 )包括底部的防震臺(4 )，所述防震臺(4)上端設(shè)置有電動樣品臺(5)，所述電動樣品臺(5)內(nèi)部設(shè)置有掃描器(6)，所述電動樣品臺(5 )通過固定設(shè)置于所述防震臺(4 )上端的支架(7 )連接有照明系統(tǒng)(9 )，所述照明系統(tǒng)(9 )的尾部設(shè)置有照明光源(8 )，所述照明系統(tǒng)(9 )的上端設(shè)置有C⑶裝置(10 )和目鏡(11)，所述照明系統(tǒng)(9)的上端設(shè)置有轉(zhuǎn)換器(12)，所述轉(zhuǎn)換器(12)的下端設(shè)置有若干物鏡(13)，其中，若干所述物鏡(13)中的一個設(shè)置有探針架(15)，所述探針架(15)固定設(shè)置有掃描探針，所述轉(zhuǎn)換器(12)的下端一側(cè)還設(shè)置有激光檢測裝置(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)原子力一體化掃描探針顯微鏡，其特征在于，所述物鏡(13)的個數(shù)為3個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)原子力一體化掃描探針顯微鏡，其特征在于，所述防震臺(4)包括大理石平臺和底部的防震腳墊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)原子力一體化掃描探針顯微鏡，其特征在于，所述電動樣品臺(5)的內(nèi)部設(shè)置有Z軸升降裝置。
【專利摘要】本實用新型公開了一種光學(xué)原子力一體化掃描探針顯微鏡，包括主機、電子學(xué)控制器和上位機，主機包括電動樣品臺，電動樣品臺連接有照明系統(tǒng)，照明系統(tǒng)的上端設(shè)置有CCD裝置和目鏡，照明系統(tǒng)的上端設(shè)置有轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器的下端設(shè)置有若干物鏡，若干物鏡中的一個設(shè)置有探針架，探針架固定設(shè)置有掃描探針，轉(zhuǎn)換器的下端一側(cè)還設(shè)置有激光檢測裝置。本實用新型的有益效果：本實用新型顯微鏡同時集成了光學(xué)顯微鏡和掃描探針顯微鏡的操作簡便、集成度和自動化程度高、樣品成像范圍大、可實現(xiàn)無極變倍放大的優(yōu)點，從而解決了微納行業(yè)從微米到納米任意級別大小分析以及從二維到三維同時成像的問題，可滿足科研、工業(yè)和教學(xué)等不同的應(yīng)用需求。
【IPC分類】G01Q60-24
【公開號】CN204556662
【申請?zhí)枴緾N201520223175
【發(fā)明人】韓雄, 王矛宏, 錢鋒, 羅力
【申請人】蘇州飛時曼精密儀器有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年4月14日