[实用新型]一种扫描隧道显微镜的纯金属探针的修饰装置

说明书

技术领域

    本实用新型属于扫描隧道显微镜的探针制备技术，尤其涉及一种扫描隧道显微镜的纯金属探针的修饰装置。

背景技术

根据扫描隧道显微镜（STM）的基本原理，我们可以知道决定STM性能的主要因素之一是扫描探针针尖的质量，探针通过样品表面形成隧道电流并作为反馈信号对样品的形貌进行表征，因此制备高性能的探针对提高测量和加工的精度有重要意义，目前制备STM针尖主要材料一般选择单晶金属丝制备，常用的探针制备方法主要有机械剪切法和电化学腐蚀法，传统的电化学腐蚀法改良研究有很多，比如：液膜法，交直流共用法等，但是其制备装置很简单，对电压信号，电解液浓度，断电时间等无法有效控制，故制备出来的探针主要有以下缺点：1、针尖不够尖锐，曲率半径大，易钝化；2、制备成功率并不高；而且探针在使用过程中也会变钝导致扫描精度降低，直接丢弃造成浪费；因此急需一种能够对采用现有技术制备出来的探针进行修饰，以提高探针针尖质量及加工废旧探针的装置及方法。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题： 提供一种扫描隧道显微镜的纯金属探针的修饰装置，以解决采用常规电化学腐蚀法制备的探针针尖不够尖锐，曲率半径大，易钝化；制备成功率并不高及探针在使用过程中也会变钝导致扫描精度降低，直接丢弃造成浪费等问题。

本实用新型技术方案：

一种扫描隧道显微镜的纯金属探针的修饰装置，它包括探针和显微镜，第一活动支架顶端固定有磁铁，探针固定在磁铁上并置于显微镜下方，第一线圈安装在标尺上并用第二活动支架固定放置在显微镜下，第二线圈固定在第三活动支架上并放置在显微镜下且与第一线圈等高，第一线圈接控制电源负极，第二线圈接控制电源正极。

第一活动支架、第二活动支架和第三活动支架均为三维可调节支架。

第一线圈通过活扣与标尺固定。

所述标尺左端有一个粗调旋钮和一个微调旋钮。

第一线圈和第二线圈为耐强酸碱金属丝。

所述的耐强酸碱金属丝为铂铱合金金属丝。

本实用新型的有益效果：

利用本实用新型可将传统的液膜腐蚀法粗制探针或因使用而导致针尖变钝的旧探针在显微镜下进行修饰；将传统垂直式电化腐蚀法制好的粗制金属丝探针或因使用而导致针尖变钝的旧探针在显微镜下将针尖插入液膜中，导通电路；在进行电化学腐蚀过程中，不断开关电源从而使液膜来回伸缩，粗制探针或用旧探针原有针尖的被腐蚀处会越来越细，最终由于前端金属丝重力作用，金属丝断裂，形成及其尖锐的新的针尖；本实用新型利用第一活动支架可以用于精确调节针尖所处的位置，通过调节两个线圈间的距离和开关电源可以实现液膜厚度的调节，从而调节液膜在粗制针尖或因使用而导致针尖变钝的旧探针上浸到的位置，可以制备出形状规则、曲率半径足够小的针尖；也可以实现针尖长度的调节；通过开关电源对液膜厚度的调节，从而改变腐蚀溶液的浸润位置，可以有效阻止残余电流和腐蚀溶液对针尖顶部的进一步腐蚀，保证针尖顶部的曲率半径足够小；本实用新型装置简易，工作稳定，操作方便，使用腐蚀溶液量少，通过极其简易的装置对粗制探针进行进一步的修饰或对因使用而导致针尖变钝的探针进行修饰以重复利用。修饰后的金属丝针尖曲率半径足够小，形状够规则，成品率极高；解决了采用常规电化学腐蚀法制备的探针针尖不够尖锐，曲率半径大，易钝化；制备成功率并不高及探针在使用过程中也会变钝导致扫描精度降低，直接丢弃造成浪费等问题。

附图说明：

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型第一活动支架与探针的组成示意图；

图3为本实用新型第二活动支架与第一线圈的组成示意图；

图4为本实用新型第二线圈与第三活动支架组成示意图。

具体实施方式：

为了更好地理解本实用新型的技术方案，以下结合附图及具体实施例作进一步描述。

通过常规方法制作出粗制探针：将一个耐强酸碱的金属丝线圈放置在一个装有腐蚀溶液的烧杯内，以NaOH溶液作为腐蚀溶液。将金属丝插入线圈中，并将探针底盘垂直固定于磁铁上。首先将探针浸入液膜1mm，回路电压为1V，（反应速率很慢），持续腐蚀30-40分钟，这样可以保证针尖几何结构是对称的，探针直径由0.3mm减小到针尖直径约为1μm，由于残余电流会使针尖钝化，探针针尖是不尖锐的，需要采用本实用新型进行修饰。