[实用新型]压电陶瓷激励装置、原子力显微镜及表面力场探测装置

说明书

本实用新型公开了一种压电陶瓷激励装置，包括：第一压电陶瓷、第一垫片以及第二压电陶瓷组件层叠设置，第一垫片设置于第一压电陶瓷与第二压电陶瓷组件之间；第一压电陶瓷用于接收第一电信号，并在第一电信号激励下进行纵向挠曲振动；第二压电陶瓷组件用于接收第二电信号组，并在第二电信号组激励下进行横向扭转振动。通过采用压电陶瓷堆叠方式，利用不同的电信号对压电陶瓷激励装置中不同的压电陶瓷进行激励，使得压电陶瓷激励装置可同时进行横向和纵向的合振动。该压电陶瓷激励装置可用于原子力显微镜，使其进行横向和纵向的非接触相互作用力的测量，从而增加原子力显微镜的空间分辨率。本实用新型还公开了一种原子力显微镜、表面力场探测装置。

技术领域

本实用新型涉及显微镜领域，特别是涉及一种压电陶瓷激励装置、原子力显微镜及表面力场探测装置。

背景技术

自1986年原子力显微镜发明以来，它已经成为物理、材料、生物等许多纳米科技领域的重要工具。原子力显微镜技术不断更新，在提高空间分辨率、区别材料性质和多环境测量等方面引起了国内外的广泛兴趣。近年来发展的高次谐波技术和多频原子力技术，依靠分析探针的振动响应和振动形式来实现样品的精细表征。这些技术不仅关注了基础本征频率的信号，同时关注了高阶本征频率的信号，重构了探针和样品的相互作用力信息。

然而，在传统的原子力显微镜技术中，原子力显微镜采用接触模式进行相互作用力测量，根据四象限信号可以测得探针和样品接触情况下所受的横向摩擦力和纵向压力。但是，上述接触式的测量方法导致原子力显微镜的空间分辨率不高，并且无法测量非接触状态的空间力场。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述原子力显微镜空间分辨率不高的问题，提供一种空间分辨率高的压电陶瓷激励装置、原子力显微镜以及表面力场探测装置。

一种压电陶瓷激励装置，所述压电陶瓷激励装置包括：第一压电陶瓷、第二压电陶瓷组件及第一垫片；

所述第一压电陶瓷、所述第一垫片以及所述第二压电陶瓷组件层叠设置，所述第一垫片设置于所述第一压电陶瓷与第二压电陶瓷组件之间；

所述第一压电陶瓷用于接收第一电信号，并在所述第一电信号激励下进行纵向挠曲振动；

所述第二压电陶瓷组件用于接收第二电信号组，并在所述第二电信号组激励下进行横向扭转振动。

在其中一个实施例中，所述第二压电陶瓷组件包括第三压电陶瓷和第四压电陶瓷，所述第三压电陶瓷与第四压电陶瓷间隔放置，所述第二电信号组包括相位相反的第三电信号和第四电信号，所述第三压电陶瓷用于接收第三电信号，所述第四压电陶瓷用于接收第四电信号，且所述第三压电陶瓷与第四压电陶瓷通过所述第一垫片与所述第一压电陶瓷间隔设置。

在其中一个实施例中，所述第三压电陶瓷与第四压电陶瓷设置于所述第一垫片远离所述第一压电陶瓷的表面，且间隔设置于所述第一垫片相对的两个边缘。

一种原子力显微镜，包括：上述实施例任意一项所述的压电陶瓷激励装置；

探针部件，与所述压电陶瓷激励装置连接，且所述探针部件能够接收压电陶瓷激励装置的振动方式，并在所述振动方式的激励下进行振动。

在其中一个实施例中，所述探针部件包括探针与探针座，所述探针包括悬臂梁、分别与悬臂梁连接的针尖和探针基板，所述探针能够相对于探针座自由伸出；

所述探针座能够接收压电陶瓷激励装置的振动方式，并通过所述探针基板和悬臂梁传递所述振动方式以激励针尖进行振动。

在其中一个实施例中，所述第一压电陶瓷与所述探针座贴合设置，所述第一垫片及第二压电陶瓷组件依次层叠设置于所述第一压电陶瓷的表面。

在其中一个实施例中，所述第二压电陶瓷组件与所述探针座贴合设置，所述第一垫片及第一压电陶瓷依次层叠设置于所述第二压电陶瓷组件的表面。