一体式半自动化扫描探针显微镜制造技术

本实用新型专利技术公开了一种一体式半自动化扫描探针显微镜，包括隔音箱和显微镜主体，显微镜主体包括底座样品台，底座样品台的内部设置有二维移动架和扫描器，扫描器的上端延伸出底座样品台的上表面；扫描器的上方设置有扫描探头，扫描探头内设置有激光检测装置，扫描探头的下方设有探针架，扫描探头固定在探头升降装置上，探头升降装置设在底座样品台的一侧，扫描探头的上方设置有CCD摄像头，CCD摄像头固定在CCD升降装置上。本实用新型专利技术的扫描探针显微镜扫描探头与底座上样品台上的扫描器在结构上相互独立，且可任意调节扫描探头与扫描器的间隔大小，进而可在扫描器上放置任意尺寸的样品，具有更广的适用范围，且自动化控制程度高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种一体式半自动化扫描探针显微镜，包括隔音箱和显微镜主体，显微镜主体包括底座样品台，底座样品台的内部设置有二维移动架和扫描器，扫描器的上端延伸出底座样品台的上表面；扫描器的上方设置有扫描探头，扫描探头内设置有激光检测装置，扫描探头的下方设有探针架，扫描探头固定在探头升降装置上，探头升降装置设在底座样品台的一侧，扫描探头的上方设置有CCD摄像头，CCD摄像头固定在CCD升降装置上。本技术的扫描探针显微镜扫描探头与底座上样品台上的扫描器在结构上相互独立，且可任意调节扫描探头与扫描器的间隔大小，进而可在扫描器上放置任意尺寸的样品，具有更广的适用范围，且自动化控制程度高。【专利说明】一体式半自动化扫描探针显微镜
本技术涉及一种一体式半自动化扫描探针显微镜，属于显微镜
。
技术介绍
扫描探针显微镜（SPM)是扫描隧道显微镜及在扫描隧道显微镜的基础上发展起 来的各种新型探针显微镜（原子力显微镜AFM，激光力显微镜LFM，磁力显微镜MFM等等） 的统称，是国际上近年发展起来的表面分析仪器，是综合运用光电子技术、激光技术、微弱 信号检测技术、精密机械设计和加工、自动控制技术、数字信号处理技术、应用光学技术、计 算机高速采集和控制及高分辨图形处理技术等现代科技成果的光、机、电一体化的高科技 产品。 由于探针和样品之间的运动是相对的，扫描探针显微镜主要有两种工作方式：第 一种是探针扫描方式，即扫描时样品位置保持不变，驱动探针进行运；第二种是样品扫描方 式，即扫描时探针位置保持不变，驱动样品进行运动。大多数的扫描探针显微镜制造商都是 利用第二种工作方式，即保持探针位置不变，驱动样品运动进行扫描，在样品扫描时，由于 样品表面的原子与微悬臂探针尖端的原子间的相互作用力，微悬臂将随样品表面形貌而弯 曲起伏，利用激光检测法可测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化，从而获得通过被测样 品表面形貌的信息。 如中国专利文献CN202083708U公开了一种台式一体化原子力显微镜，其包括主 机和金属屏蔽隔音箱，金属屏蔽隔音箱内部下端设有电子控制系统，主机设在金属屏蔽隔 音箱内的防震装置上，防震装置通过四根弹簧悬挂在金属屏蔽隔音箱内；主机的下端设有 扫描器基座，扫描器基座前侧面的中上方设有精密二维调节装置，扫描器基座的顶端设有 扫描器，扫描器的左右两侧对称设有粗调驱动装置，扫描器的后端设有微调驱动装置；主机 上端设有探针头部，探针头部顶端的左右两侧分别设有四象限接收器二维调整机构和激光 器二维调整机构，探针头部前侧面的中下部靠近边缘处设有探针模块。由于该台式一体式 原子力显微镜的扫描探头设置在扫描基座（样品台）上方，其两者之间的间隙通过粗调驱 动装置和微调驱动装置间隔开，在使用过程中，由于两者之间间隙较小，一些稍大的样品不 能通过该显微镜观察，其对样品的尺寸要求较高，因此该显微镜的适用范围有限。
技术实现思路
为此，本技术所要解决的技术问题在于克服现有扫描探针显微镜的扫描探头 与样品台之间间隙较小，只能用于观察尺寸较小的样品，适用范围有限的弊端。 为解决上述技术问题，本技术提供一种一体式半自动化扫描探针显微镜，并 采用以下技术方案： -种一体式半自动化扫描探针显微镜，包括隔音箱，所述隔音箱内设置有用于放 置显微镜主体的型腔，所述显微镜主体包括设置在所述型腔下方的底座样品台，所述底座 样品台的内部设置有二维移动架和用于放置样品的扫描器，所述扫描器的上端延伸出所述 底座样品台的上表面，且所述底座样品台的上表面设置有供所述扫描器水平移动的通孔； 所述扫描器的上方设置有扫描探头，所述扫描探头内设置有激光检测装置，所述扫描探头 的下方设有用于将探针定位的探针架，所述扫描探头固定在用于驱动所述扫描探头上下运 动的探头升降装置上，所述探头升降装置设置在所述底座样品台的一侧，所述扫描探头的 上方设置有(XD摄像头，所述(XD摄像头固定在(XD升降装置上。 所述探头升降装置及所述C⑶升降装置均由伺服马达驱动。 所述(XD摄像头上设有用于调整所述C⑶摄像头光学放大倍数的微型伺服马达。 所述(XD摄像头内设置有同轴光源。 所述隔音箱的一侧设有控制面板，所述控制面板内设有电子学控制系统。 所述控制面板上设有用于显示所述(XD摄像头感应图像的显示屏。 所述隔音箱的下端设有防震装置。 所述防震装置为防震脚垫，所述防震脚垫内设有压簧和橡胶垫，所述隔音箱的四 个角处分别设有一个所述防震脚垫。 本技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点： 1.本技术的一体式半自动化扫描探针显微镜通过将扫描探头固定设置在探 头升降装置上，扫描探头与底座样品台上的扫描器在结构上相互独立，可任意调节扫描探 头与扫描器之间间隔的大小，进而可在扫描器上放置任意尺寸的样品，避免了传统扫描探 针显微镜只能观察较小尺寸样品的弊端，因此本技术的扫描探针显微镜具有更广的适 用范围。 2.本技术的一体式半自动化扫描探针显微镜的探头升降装置和CCD升降装 置均由伺服马达驱动，且C⑶摄像头内还设有用于调整C⑶摄像头光学放大倍数的微型伺 服马达，由于伺服马达具有定位准确、响应迅速的优点，因此本技术的显微镜通过控制 伺服马达，可自动精确控制各项操作，避免了传统手动调节效率低、操作繁琐的弊端，大大 提高了显微镜的自动化控制程度，使操作更加人性化。 3.本技术的一体式半自动化扫描探针显微镜的(XD摄像头内设置有同轴光 源，并可根据需要自行调节同轴光源的亮度，以确保样品具有适宜的亮度，进而提高观察效 果。 4.本技术的一体式半自动化扫描探针显微镜通过在隔音箱的一侧设置控制 面板和显示屏，并将控制面板和显示屏设置在操作的一侧，这种设置方式可将所有控制开 关均集成在控制面板上，且通过显示屏可实时观察到调整效果，进而使整个显微镜的设计 更加人性化，操作更加直观、便利。 【专利附图】【附图说明】 为了使本技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本技术的具体实施 例并结合附图，对本技术作进一步详细的说明，其中 图1是本技术一体式半自动化扫描探针显微镜的结构示意图。 图中附图标记表示为： 1-隔音箱；2-控制面板；3-防震脚垫；4-底座样品台；40-通孔；5-扫描器； 6_二维移动架；7-探针架；8-扫描探头；9-探头升降装置；10-C⑶摄像头；11-同轴光源； 12-CCD升降装置。 【具体实施方式】 参见图1，一种一体式半自动化扫描探针显微镜，包括隔音箱1，所述隔音箱1是 整台仪器的外箱，用金属钣金折弯焊接而成，仪器工作时关闭隔音箱门，可起到屏蔽电磁干 扰，隔绝外界噪音作用；所述隔音箱1内设有用于放置显微镜主体的型腔，所述显微镜主体 包括设置在所述型腔下方的底座样品台4,所述底座样品台4的内部设置有二维移动架6， 和用于放置样品的扫描器5,旋动所述二维移动架6的微分头可以随时改变样品的扫描区 域，从而获得感兴趣的样品扫描图像；所述扫描器5的上端延伸出所述底座样品台4的上表 面，所述扫描器5是仪器工作时的运动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一体式半自动化扫描探针显微镜，包括隔音箱(1)，所述隔音箱(1)内设置有用于放置显微镜主体的型腔，其特征在于：所述显微镜主体包括设置在所述型腔下方的底座样品台(4)，所述底座样品台(4)的内部设置有二维移动架(6)和用于放置样品的扫描器(5)，所述扫描器(5)的上端延伸出所述底座样品台(4)的上表面，且所述底座样品台(4)的上表面设置有供所述扫描器(5)水平移动的通孔(40)；所述扫描器(5)的上方设置有扫描探头(8)，所述扫描探头(8)内设置有激光检测装置，所述扫描探头(8)的下方设有用于将探针定位的探针架(7)，所述扫描探头(8)固定在用于驱动所述扫描探头(8)上下运动的探头升降装置(9)上，所述探头升降装置(9)设置在所述底座样品台(4)的一侧，所述扫描探头(8)的上方设置有CCD摄像头(10)，所述CCD摄像头(10)固定在CCD升降装置(12)上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩雄，王矛宏，钱锋，罗力，
申请(专利权)人：苏州飞时曼精密仪器有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32