[实用新型]一种扫描探针显微镜全自动进样机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种显微镜调节装置，具体涉及一种扫描探针显微镜的全自动进样机构。

背景技术

商品化的扫描探针显微镜大多采用电机控制的自动进针设计，而常用的实现方案主要有以下两种：

一是采用三个螺杆支撑探头，通过螺杆的升降来控制探针接近和离开样品，以满足厚度不同的样品检测需求，其中位于前侧边的螺杆1、螺杆2采用手动调节，后边的螺杆3由电机控制，如图1所示。

二是将前边的支撑点4、支撑点5是固定住，另一支撑点则由电机7来控制，为满足厚度不同的样品检测需求，整个探头和样品台通过下方的旋钮6来进行调节升降，如图2所示。

在设计上，两种方案都尽量使探针接近前两个支撑点的连线，通过杠杆原理，以有效提高后边支撑点对探针升降的控制精度，这样，只需采用普通的螺杆和电机，就可实现探针和样品纳米级的距离控制，优点是结构简单，成本低廉，但也存在着明显的缺点：

首先，采用杠杆原理减速虽然能极大地提高了螺杆和电机的运动控制精度，但却相应降低了运动行程和速度。由于行程大幅缩小，实际操作中，被测样品固定后，必须先手工仔细调节螺杆1、螺杆2或旋钮6，使样品和探针十分接近，方可启动电机控制的自动进针。

其次，由于最后的自动进针是在探头的三个支撑点中两个固定、一个由电机驱动下降来实现的，因此，无法严格保证探头的水平度。如果探头出现比较严重的倾斜，将导致因探针针尖与样品不垂直引起的图像失真和探头沿倾斜方向蠕动引起的图像漂移。

因此，上述两种方案实际上是“半自动进针”，即进针时先手工粗调使探针和样品非常接近，再由系统控制电机驱动进针。这不但要求使用者在操作时十分仔细，而且必须具备一定的熟练程度和使用技巧，局限性较大。

发明内容

为克服扫描探针显微镜进针时十分繁琐的手工调节，实现全程全自动进针；并避免先手动粗调、再电机控制自动进针导致检测成像时探针与样品不垂直引起的图像失真和测头沿倾斜方向蠕动引起图像漂移；提高仪器的便捷性和稳定性。

本实用新型提出一种结构合理、操作便易的扫描探针显微镜全自动进样机构。

为达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：结构上包括探头、螺杆、基座以及电机，其中探头上安装有探针，基座中央的样品台周边设置有三条螺杆，螺杆的一端与探头配合连接，另一端穿插于基座并与电机相连接，所述的电机置于基座的下方，电机与螺杆一一对应连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下实质性特点和进步：结构合理、稳定性好、适用范围广，推广价值高，具有省时、省力、操作简便的技术优势，既能提高扫描探针显微镜的使用方便性，也可提高扫描探针显微镜的系统稳定性

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是现有产品的结构示意图；

图2是现有产品的第二种结构示意图；

图3是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

参照图3所示，本实用新型的结构中，探头10的中间位置安装有探针11，样品12放置于样品台13上，电机7采用步进电机，螺杆9采用精密螺杆，在样品台13的周边设置有三条精密螺杆9，每条精密螺杆9的上端分别与探头10配合连接，下端固定并穿插于基座8后与步进电机7相连接，其运动控制精度达到纳米级别。

使用时将样品12放置于基座8中央的样品台13上，样品台13的位置与探针11的位置相对应即可，进针时三个步进电机7分别严格控制着三条精密螺杆9同步下降，直至探针11与样品12相接触并符合检测要求，退针时三条精密螺杆9同步上升，始终保持着探头10的水平度，无需手工粗调，实现快速全程全自动进针。

此外，由于三个精密螺杆9都由步进电机7控制，因此，也可通过控制其中的一个或两个步进电机7的运动组合来实现高精度进针，由于运动过程采用计算机控制并记录，因此在退针时采用逆过程，就可消除因三个精密螺杆9运动的不同步引起的探针11倾斜积累，实用价值高。

以上内容是结合具体的主要实施方式所做的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员在不脱离本实用新型构思的前提下，所作出的其他若干技术精确、美化的推演或替换，都应当属于本实用新型的保护范围。