[发明专利]用于实现与材料复合动作的基片及其制备方法和工作设备

说明书

发明领域

本发明涉及材料科学，涉及关于科学技术的精密仪器，具体的说涉及呈现为薄膜的各种材料的诊断。所提出的与薄膜复合动作的方法在于在特殊设计的允许制作薄膜样品的支架上制备这种薄膜样品以及实现为了对样品的研究和将该材料用于创新各种设备/仪器时所需要的进一步操作。

发明背景

近场扫描光学显微镜(NSOM)是一种用于研究各种薄膜结构与性能的现代仪器。该显微镜表示扫描探针显微镜(SPD)中的一种。其中，原子力显微镜(AFM)最为重要。

过去，人们主要利用光学显微镜(OM)对生物对象进行研究，(在次要程度上的)也利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和尤其是近些年使用的同步辐射(SR)的方法进行这种研究。然而，OM和AFM(和数量较少的NSOM)仍然是大部分实验室里用于这些研究的主要仪器。

OM允许观察到全部的形貌结构，并能够在分辨率降至500nm时研究内部结构，以及在内部发光的范畴内降至100nm。AFM在研究形貌时可以提供低至3nm的分辨率。一般NSOM的分辨率小于100nm，这些设备/仪器并非十全十美所能够进行的研究数量仍然微不足道。作为真空设备的SEM和TEM很难适用于对生物对象的研究。SR设备数量很少，用于在SR设备中研究的样品的制备存在缺陷：一般包括将薄膜1拉伸到环2上，该薄膜依靠毛细管力保持在环上，而后将环浸沾到含有待研究材料的溶液中(图1a)。

在OM中通常使用厚度≥5mm的玻璃载片3(图1b)。在利用NSOM工作时，尽管此基片在所有可能的应用是最佳的，但在利用高分辨率获取分布其表面的样品4的内部结构图时造成了严重的限制。然而也很难在TEM中使用此基片。

文献[1]提出了一种在材料研究中更加专业化的基于对由该材料制备的薄膜的分析从而实现复杂研究的方法。在本发明中薄膜152被用作相对于支架154有可能变换其角度的载物台(图2)。此基片具有额外的自由，因此可以提供更多研究的可能，这通过把薄膜用作载物台可以实现。然而文献[1]所提出的结构在操作和生产中都不能通用，而且其目的是用于解决特殊任务。

许多任务都需要一种可以用于研究各种(生物、半导体、氧化物)材料的方法。该方法一方面要具备综合性，另一方面要简单、成本低廉。当今在全世界存在大量与蛋白质(DNA、病毒等)有关的工作，要通过各种技术在不同条件下分析出其结构，换句话说就是必须要在高分辨下对其形貌和内部结构都能进行研究。

OM适合于大多数使用者，其为每个研究人员的一个桌上设备/仪器。最为常见的是使用OM和AFM的组合。只有个别开发人员在最近实现了NSOM与OM+AFM的组合。虽然文献[2]AsylumResearch公司设计出该种仪器，但是其仍不能被广泛使用。此外，利用该仪器所获得的信息不足以进行所有的研究。在TEM中通过和SR研究样品也非易事。

本发明提出一种基于使用多目的性基片(multi-purpose substrate)(在说明中称其为“MPS”，在权利要求中称其为“基片”)的技术。该技术在于与材料及其碎片(fragment)的复合动作，并允许从“独特性研究”转换到“常规性研究”，这就使得在生物和不同的纳米技术方向上的发展具有质的飞跃(通过增加出版物的数量)。由本发明提出的基于使用MPS的材料(尤其是薄膜)诊断的综合方法实际上覆盖了所有现有仪器的整个范围。它允许独立于包括所述对象和仪器的国家或空间启动共同使用世界上的科学仪器的机制，此外，MPS允许创造具有预定性能的材料，并在实践中的任何领域里制备出完美的设备/仪器。

发明描述