[发明专利]一种可应用于酸碱环境中的原子力显微镜液下针尖支架

说明书

技术领域

本发明涉及一种原子力显微镜的零部件，尤其涉及一种环境可控原子力显微镜的零部件。

背景技术

在当代科技领域中,人们普遍认为20世纪80年代末90年代初在国际上兴起的纳米科学技术是面向21世纪的新科技。原子力显微镜(Atomic Force Microscopy,AFM)在纳米科技中是一个重要的研究工具并发挥着至关重要的作用。与传统的光学显微镜相比，原子力显微镜具有三个突出的优点：高分辨率(一般可达到纳米精度)；三维成像能力和可以直接对样品表面进行纳米级加工。

然而，随着纳米科技的发展，对原子力显微镜提出了越来越多的环境可控要求，出现了能实现真空，温、湿度，液相及其酸碱性等可控环境的各种环境可控原子力显微镜。而酸碱环境的需求已日益加剧，例如：借助原子力显微镜来模拟化学机械抛光过程就要求液体环境为酸性或碱性；在研究腐蚀环境对样品的纳米加工影响时也需要酸碱性的液体环境；此外，借助原子力显微镜还可以研究DNA在液相环境下的理化性质，酸碱环境下DNA的变性研究则是一项重要的内容。真空环境和湿度环境可控的原子力显微镜是通过一个真空腔体实现；温度控制则可以通过可控加热的样品台实现。而液相及其酸碱性的控制则主要是通过一个液下针尖支架和一个液池配套使用来实现。液池的主要功能是盛放液体和样品来实现液体环境，液下针尖支架则起到装夹原子力显微镜的探针并使之一同浸没于液体环境下，从而实现液体环境下探针与样品的相互作用。

现有的液相环境原子力显微镜液下针尖支架，其组成是：磁性吸附在显微镜探针法兰盘上的探针固定盘、探针固定盘上表面的圆形槽中嵌有适配的玻璃片、探针固定盘上表面螺纹固定的三个压臂压住玻璃片，玻璃片下表面中部有凸台，该凸台位于圆形槽中的通孔中，探针固定盘下表面固定有横跨凸台的弹性的探针固定线，通过探针固定线将探针压固在凸台上。存在的问题是：1、玻璃和探针固定线均不耐腐蚀，不适合具有明显的腐蚀特性的酸碱液相环境；2、通过压臂方式固定在圆形槽中的圆形玻璃片在使用过程中难免发生偏移导致重复定位不准从而影响显微观察与分析；3、探针固定线固定在探针固定盘上，不能拆卸更换，当探针固定线因腐蚀或其他原因损坏时则必须更换整个支架，使用维护成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种可应用于酸碱环境中的原子力显微镜液下针尖支架，该支架可以工作在酸碱环境下，从而实现原子力显微镜在酸碱环境下对样品进行纳米尺度的形貌检测和相关加工实验；且探针固定线可拆卸更换，显微镜的使用维护成本低；透明片在使用过程中不会发生偏移重复定位精确，保证显微观察与分析的结果正确。

本发明解决其发明目的，所采用的技术方案是，一种可应用于酸碱环境中的原子力显微镜液下针尖支架，包括磁性吸附在显微镜探针法兰盘上的探针固定盘、探针固定盘上表面的槽中嵌有适配的透明片、探针固定盘上表面螺纹固定的压臂压住透明片，透明片下表面中部有凸台，该凸台位于固定盘的槽内的通孔中，探针固定盘下表面安装有横跨凸台的弹性的探针固定线，探针固定线将探针压固在凸台上，其特征在于：

所述的探针固定盘上表面的槽为矩形槽，探针固定线为耐腐蚀抗拉抗疲劳材料制成，透明片为耐腐蚀材料制成；探针固定盘下表面安装有横跨凸台的弹性的探针固定线其具体结构是：探针固定线的前端插入探针固定盘的前通孔，前通孔的外端插入的前销钉与探针固定线的端部紧配合；探针固定盘的后通孔的弹簧槽内设有弹簧，后通孔的外部插有活动销，探针固定线的后端依次穿入后通孔的内部、弹簧和活动销的内腔，活动销的内腔外端插入的后销钉与探针固定线的端部紧配合。

本发明的使用方法是：

将针尖支架反面朝上，通过镊子拿取原子力显微镜的探针，在拿取探针的同时向内按压针尖支架后部的活动销，活动销压缩弹簧向内伸进，以使探针固定线中部向上拱起；然后将针尖安放在凸台和拱起的探针固定线之间，并用镊子控制探针固定线使其处于探针的正上方。此后慢慢松开活动销，在弹簧的作用下探针固定线慢慢靠近凸台，使原子力显微镜的探针固定于透明凸台上。再将盛有液体并安放有样品的液池置于探针法兰盘内孔下方的样品台上；并将整个针尖支架翻转使正面朝上并置于探针法兰盘上即完成液体环境下的实验准备。最后，启动原子力显微镜即可对样品进行可控液相环境下的形貌扫描或纳米级加工。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

一、探针固定线为耐腐蚀抗拉抗疲劳材料制成，透明片为耐腐蚀材料制成，使环境可控的原子力显微镜的液体环境从中性溶液扩展至酸碱条件下的各种溶液，其适用范围广，可以进行酸碱环境下的样品形貌扫描或纳米级加工。