【技术实现步骤摘要】
一种适用于原子力显微镜的大范围柔性结构扫描器
本专利技术涉及一种扫描器，更特别地说，是指一种适用于原子力显微镜的大范围柔性结构扫描器。
技术介绍
1986年，Binnig和Quate专利技术了原子力显微镜(AtomicForceMicroscope，AFM)。原子力显微镜是利用一个极细的针尖逐点探测样品表面，当针尖与样品表面的距离达到纳米级时，探针会受到样品对其产生的相互作用力，通过对这个作用力的检测获取样品的形貌信息。通过与多种现代技术的结合，原子力显微镜不仅成为世界上分辨率最高的显微镜之一，而且是可以在真空、大气和液态环境中对样品进行纳米级分辨率成像、具备纳米操纵与组装能力的、可以测量小到pN量级作用力的一种强有力的微观表面分析仪器。目前，原子力显微镜广泛应用于材料科学和生物技术等热点领域，在深空探测领域具有很大潜力。传统的原子力显微镜采用压电陶瓷作为扫描器的驱动，扫描范围小，无法满足生物样品成像、半导体产业等对大范围、高分辨率成像的需求；同时，随着国家深空探测计划的实施，将原子力显微镜应用于深空物质的原位探测对于了解深空物质的形貌及性质具有重要意义，商业用显微镜体积大且采用的压电陶瓷扫描器需要高压驱动，无法直接应用到深空探测中去。因此需要对现有的原子力显微镜进行改变，以满足大范围、快速成像及深空探测的需求。专利申请号CN201410060481.5，申请日，2014年02月23日，专利技术名称“一种基于石英音叉探针的原子力显微镜的成像系统”，该专利文献中公开了放样台的下方设置有扫描器。扫描器用来搭载样品，带动样品周期性扫描，配合探头实现样品的形貌扫描...
【技术保护点】
1.一种适用于原子力显微镜的大范围柔性结构扫描器，其特征在于：大范围柔性结构扫描器包括有解耦合平台(1)、二维定位平台(2)、基板(3)、高度补偿平台(4)、试样台(5)、X轴向位移组件(6)、Y轴向位移组件(7)、X轴向驱动组件(8)和Y轴向驱动组件(9)；解耦合平台组件由解耦合平台(1)、限位板(10A)和滚珠轴承组(10B)组成；限位板(10A)为L形结构件，限位板(10A)的A支臂(10A1)上设有A通孔(10A3)，通过螺钉穿过A通孔(10A3)后螺纹连接在解耦合平台(1)的X轴向支臂(1A)的A螺纹孔(1A2)中，实现限位板(10A)与解耦合平台(1)的X轴向支臂(1A)的固定；限位板(10A)的B支臂(10A2)的端面与解耦合平台(1)的X轴向支臂(1A)端部上的轴承柱(1A1)接触，用于阻止滚珠轴承组(10B)在运动时滑出；滚珠轴承组(10B)中的每个滚珠轴承分别套接在X轴向支臂(1A)的轴承柱(1A1)上；解耦合平台(1)是采用线切割一次加工成型的T形结构件；解耦合平台(1)上设有X轴向支臂(1A)、A固定块(1E)、A铰链(1B)、B铰链(1D)、B固定块(1F)；...
【技术特征摘要】
1.一种适用于原子力显微镜的大范围柔性结构扫描器，其特征在于：大范围柔性结构扫描器包括有解耦合平台(1)、二维定位平台(2)、基板(3)、高度补偿平台(4)、试样台(5)、X轴向位移组件(6)、Y轴向位移组件(7)、X轴向驱动组件(8)和Y轴向驱动组件(9)；解耦合平台组件由解耦合平台(1)、限位板(10A)和滚珠轴承组(10B)组成；限位板(10A)为L形结构件，限位板(10A)的A支臂(10A1)上设有A通孔(10A3)，通过螺钉穿过A通孔(10A3)后螺纹连接在解耦合平台(1)的X轴向支臂(1A)的A螺纹孔(1A2)中，实现限位板(10A)与解耦合平台(1)的X轴向支臂(1A)的固定；限位板(10A)的B支臂(10A2)的端面与解耦合平台(1)的X轴向支臂(1A)端部上的轴承柱(1A1)接触，用于阻止滚珠轴承组(10B)在运动时滑出；滚珠轴承组(10B)中的每个滚珠轴承分别套接在X轴向支臂(1A)的轴承柱(1A1)上；解耦合平台(1)是采用线切割一次加工成型的T形结构件；解耦合平台(1)上设有X轴向支臂(1A)、A固定块(1E)、A铰链(1B)、B铰链(1D)、B固定块(1F)；X轴向支臂(1A)的一端端部为A连接块(1C)，且A铰链(1B)与B铰链(1D)之间的是A连接块(1C)；X轴向支臂(1A)的另一端端部设有凹台(1A3)，凹台(1A3)上设有用于安装多个滚珠轴承的多个轴承柱(1A1)；其中，A铰链(1B)与B铰链(1D)的结构是相同的，均为三片式簧片薄板；X轴向支臂(1A)上设有A螺纹孔(1A2)，X轴向支臂(1A)的端部设有凹台(1A3)，凹台(1A3)上设有多个轴承柱(1A1)，每个轴承柱(1A1)上套接有一滚珠轴承；A固定块(1E)上设有B通孔(1E1)，一螺钉顺次穿过B通孔(1E1)、BA通孔(2A11)后螺纹连接在高度补偿平台(4)的DA螺纹孔(4D)中；B固定块(1F)上设有C通孔(1F1)，一螺钉顺次穿过C通孔(1F1)、BB通孔(2A12)后螺纹连接在高度补偿平台(4)的DB螺纹孔(4D1)中；A连接块(1C)上设有B螺纹孔(1C1)，采用H螺钉穿过GA通孔(8B21)后螺纹固定在解耦合平台(1)的A连接块(1C)的B螺纹孔(1C1)中；解耦合平台(1)上除A固定块(1E)和B固定块(1F)与二维定位平台(2)的上面板固定外，解耦合平台(1)上设计的X轴向支臂(1A)、A铰链(1B)、A连接块(1C)、B铰链(1D)与二维定位平台(2)的上面板存在有B间隙(1G)；二维定位平台(2)为两自由度的柔性机构，即实现沿X轴向和Y轴向的平移运动；二维定位平台(2)是采用线切割一次加工成型的结构件；二维定位平台(2)的外部是U型架(2A)，内部是质量块(2B)，质量块(2B)的外壁与U型架(2A)之间设有结构相同的四片X轴向左铰链(2C)和四片X轴向右铰链(2D)，质量块(2B)的中心是B连接块(2E)，质量块(2B)的内壁与B连接块(2E)之间设有结构相同的双向三片Y轴向铰链(2F)；B连接块(2E)上设有BA螺纹孔(2E1)，E螺钉顺次穿过试样台(5)上的EA通孔(5A1)后螺纹连接在BA螺纹孔(2E1)中，采用E螺钉实现试样台(5)固定在二维定位平台(2)的质量块(2B)上；质量块(2B)的边梁上设有BB螺纹孔(2B-1)，F螺钉顺次穿过第二连接件(9B)上的GB通孔(9B21)后螺纹连接在BB螺纹孔(2B-1)中，采用F螺钉最终实现Y轴向驱动组件(9)与二维定位平台(2)的固定，以利于二维定位平台(2)接受Y轴向驱动组件(9)输出的Y轴方向的驱动力；二维定位平台(2)上设计的X轴向左铰链(2C)、X轴向右铰链(2D)和Y轴向铰链(2F)，其底部与高度补偿平台(4)的上面板(4A)之间存在有A间隙(2G)；二维定位平台(2)的U型架(2A)的一侧是左支臂(2A1)，另一侧是右支臂(2A3)；所述左支臂(2A1)上设有用于A螺钉穿过的BA通孔(2A11)和B螺钉穿过的BB通孔(2A12)；A螺钉顺次穿过解耦合平台(1)上的B通孔(1E1)、BA通孔(2A11)后螺纹连接在高度补偿平台(4)的DA螺纹孔(4A1)中；B螺钉顺次穿过解耦合平台(1)上的C通孔(1F1)、BB通孔(2A12)后螺纹连接在高度补偿平台(4)的DB螺纹孔(4A2)中；所述右支臂(2A3)上设有用于C螺钉穿过的BC通孔(2A31)和D螺钉穿过的BD通孔(2A32)；C螺钉穿过BC通孔(2A31)后螺纹连接在高度补偿平台(4)的DC螺纹孔(4A3)中；D螺钉穿过BD通孔(2A32)后螺纹连接在高度补偿平台(4)的DD螺纹孔(4A4)中；高度补偿平台(4)的一侧采用切割技术获得一凹槽(4-1)，凹槽(4-1)处用于放置Y轴向驱动组件(9)；高度补偿平台(4)分为上面板(4A)、凹槽竖面板(4B)、左侧竖面板(4C)、右侧竖面板(4D)和后面板(4E)；在高度补偿平台(4)的上面板(4A)上设有DA通孔(4F)、DA螺纹孔(4A1)、DB螺纹孔(4A2)、DC螺纹孔(4A3)和DD螺纹孔(4A4)；所述DA通孔(4F)用于一螺钉穿过后螺纹连接在基板(3)上，实现高度补偿平台(4)与基板(3)的固定；A螺钉顺次穿过解耦合平台(1)上的B通孔(1E1)、BA通孔(2A11)后螺纹连接在高度补偿平台(4)的DA螺纹孔(4A1)中；B螺钉顺次穿过解耦合平台(1)上的C通孔(1F1)、BB通孔(2A12)后螺纹连接在高度补偿平台(4)的DB螺纹孔(4A2)中；C螺钉穿过BC通孔(2A31)后螺纹连接在高度补偿平台(4)的DC螺纹孔(4A3)中；D螺钉穿过...
【专利技术属性】
技术研发人员：李英姿，林锐，陈毅夫，钱建强，张应旭，王振宇，宋子杭，窦志鹏，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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