[实用新型]一种扫描探针显微镜的探针与样品趋近装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种扫描探针显微镜的探针与样品趋近装置。

背景技术

扫描探针显微镜（SPM）是通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件（一般称之为扫描探针）之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质，将一对微弱力极端敏感的微悬臂一端固定，另一端的微小针尖接近样品，这时微小针尖将与样品相互作用，作用力将使得微悬臂发生形变或运动状态发生变化；扫描样品时，利用传感器检测这些变化，就可获得作用力分布信息，而工作中通常是利用激光检测法测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化，从而以纳米级分辨率获得表面结构信息的。由此可知，要使得扫描探针和待测样品之间产生原子间作用力，工作时，必须使扫描探针自动趋近到样品表面，且两者之间不能触碰需维持一个恒定的距离，且这个距离的长度是纳米级的，对扫描探针与样品之间趋近的稳定性要求很高。

当前所有的扫描探针显微镜探针与样品的趋近方法都是：保持样品的位置不变，采用伺服马达或步进马达驱动扫描探头（装有探针）接近样品的趋近方式。

采用这种趋近方式，扫描探头与样品台之间都是分离式的结构，常用的有两种结构装置：一种是扫描探头与样品台之间通过三角支撑螺杆相连，在探针趋近样品时，由于无法保证三角支撑螺杆的同步性，一般先控制其中两个支撑架下降到一定位置，再控制第三个支撑架下降，使探针最终接近样品；因此这种结构装置存在的缺点是由于探针趋近样品时并不是垂直下降的，探针趋近后，样品扫描区域会偏移，难以实现样品扫描区域的精确定位；还有一种是扫描探头与样品台之间通过悬臂梁结构相连，两者之间呈一个倒U形；在探针趋近样品时，只需控制悬臂梁的下降使探针接近样品即可；这种结构装置虽然能使探针垂直接近样品，但由于探针与样品之间结构回路长，机械噪音增大，稳定性也随之降低。

基于以上所述，现有的扫描探针显微镜探针与样品趋近方式存在着诸多的缺陷与限制，为解决这些问题，现在急需开发一种新型的扫描探针显微镜的探针与样品趋近方法。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种扫描探针显微镜的探针与样品趋近装置，以克服目前现有技术存在的上述不足。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：

一种扫描探针显微镜的探针与样品趋近装置，包括底座，所述底座上设有样品台，所述样品台上端均匀设有若干固定架，所述固定架上端设有扫描探头，所述扫描探头内部设有与探针相匹配的探针架，所述样品台设置于所述探针架的前端，并且所述样品台内部设有可进行三维移动的样品移动装置，所述样品移动装置内设有扫描器，所述扫描器连接有位于所述样品移动装置内部的Z向移动导轨，并且所述样品移动装置还设有相匹配的控制装置。

进一步的，所述控制装置包括控制样品移动装置进行水平移动的手动控制器以及控制样品移动装置在Z向移动导轨内移动的微型伺服电机，所述微型伺服电机设置于所述Z向移动导轨的下端。

优选的，所述固定架的数目为三个。

优选的，所述三个固定架呈三角形排布。

一种扫描探针显微镜的探针与样品趋近方法，包括以下步骤：

将待检测的探针固定在探针架上，然后保持探针的位置不变；

将待测的样品放置在样品台上端的扫描器上，通过控制装置控制样品移动装置在水平方向和Z向轨道内进行移动，直到移动到与探针达到预计的位置处停止。

进一步的，所述控制装置包括控制样品移动装置进行水平移动的手动控制器以及控制样品移动装置在Z向移动导轨内移动的微型伺服电机，所述微型伺服电机设置于所述Z向移动导轨的下端。

优选的，所述固定架的数目为三个。

优选的，所述三个固定架呈三角形排布。

本实用新型的有益效果为：本装置结构简单，容易操作，通过将扫描探头与样品台的结构集成一体，使得两者之间结构回路缩短，极大的降低了探针与样品之间的机械噪音，提高了仪器的精度和抗干扰性；另外在样品趋近时，样品能够完全垂直的接近探针，实现了对样品扫描区域的精确定位，进而提高了测量的精确度，有效的提高了装置的实用性，有利于市场的推广与应用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型实施例所述的一种扫描探针显微镜的探针与样品趋近装置的结构示意图。