一种扫描磁探针显微镜制造技术

本发明专利技术涉及一种扫描磁探针显微镜，包括：低温杜瓦设置在基准平台的凹槽内，用于储存液氮以降低其内部的样品的温度；样品调平装置设置在低温杜瓦内，用于在样本放入时调节样品的高度以使该样本与基准平台保持平行状态；二维扫描平台设置在基准平台的上表面，用于调节磁探针装置的位置以使磁探针装置处于不同的检测位置；励磁磁体设置在样本调平装置的上方，且内部用于放置样本，用于为样本提供外部磁场；磁探针装置固定所述二维扫描平台上，并且悬于样品调平装置的正上方；计算模块与磁探针装置相连接，用于根据磁探针装置所检测出的磁场空间分布信息计算样品的电流密度。本发明专利技术可以无损连续检测超导带材的临界电流密度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料检测
，尤其涉及一种扫描磁探针显微镜，可以广泛用于超导带材、磁性薄膜、导电薄膜等材料局部性能和缺陷检测。
技术介绍
超导材料由于没有电阻且可以携带大电流在例如大型电力装置等电力设备中得到广泛应用。对于超导带、超导薄膜，其电流传输性能是反映性能的最基本参数。目前，普遍采取“四引线法”测量临界电流以反映超导材料的电流传输性能：即在样品两端加载电流，观测电压信号。通过不断增加电流，观测电压的变化情况，若每厘米样品产生1微伏的电压变化作该样品失超判据，确定超导带材的临界电流。该“四引线法”的原理简单，广泛应用于实验室级别的长度小于10cm的短样品测量。但是，由于在测量中电流引线和电压引线需要与样品接触，有可能对超导带材造成机械损伤。另外，上述方法也不方便百米级长带的连续快速测量。为解决上述问题，申请为201010033688.5的中国专利申请公开了一种磁路法探测超导带材电流传输能力的方法，利用双狭缝磁路和霍尔探头实现了对高温超导带材电流传输能力的测量。但是，上述方法只能对带材整体性能进行测量，而对带材宽度方向则没有分辨能力，从而无法对带材整体性能进行评价。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种扫描磁探针显微镜，用于解决现有技术中无法局部测量超导带村而导致无法对超导带材整体评价的问题。第一方面，本专利技术提供了一种扫描磁探针显微镜，包括：二维扫描平台、基准平台、样品调平装置、励磁磁体、低温杜瓦、磁探针装置和计算模块；所述低温杜瓦设置在所述基准平台的凹槽内，用于储存液氮以降低其内部的样品的温度；所述样品调平装置设置在所述低温杜瓦内，用于在样本放入时调节样品的高度以使该样本与所述基准平台保持平行状态；所述二维扫描平台设置在所述基准平台的上表面，用于调节所述磁探针装置的位置以使所述磁探针装置处于不同的检测位置；所述励磁磁体设置在所述样本调平装置的上方，且内部用于放置样本，用于为所述样本提供外部磁场；所述磁探针装置固定所述二维扫描平台上，并且悬于所述样品调平装置的正上方，用于在施加外部磁场时检测样本上方的磁场空间分布信息；所述计算模块与所述磁探针装置相连接，用于根据磁探针装置所检测出的磁场空间分布信息计算所述样品的电流密度。可选地，所述二维扫描平台包括二维平台竖梁和二维平台横梁；所述二维平台竖梁固定在所述基准平台上；所述二维平台横梁的一端设置在所述二维平台竖梁的上表面，并且可沿着所述二维平台竖梁方向移动。可选地，所述二维扫描平台还包括辅助二维平台横梁，所述辅助二维平台横梁的一端设置在所述二维平台竖梁的上表面，并且可沿着所述二维平台竖梁方向移动。可选地，所述磁探针装置包括至少一组探针单元，每组探针单元包括磁探针、探针支杆以及探针基座，所述磁探针通过所述探针支杆固定在所述探针基座上，所述探针基座设置在所述二维平台横梁或者辅助二维平台横梁的一侧，用于调节所述磁探针的检测位置。可选地，所述磁探针为霍尔元件、巨磁阻元件、磁通门器件、超导量子干涉仪中的一种。可选地，所述磁探针装置还包括至少一个弹性部件，所述弹性部件设置在所述探针支杆与所述探针基座之间，用于使所述探针与样品表面保持接触。可选地，所述样本调平装置包括样品台基座、多个刚性连杆以及与刚性连杆一一对应的调平螺栓、测距探头；所述多个刚性连杆的一端固定在所述样品台基座上，另一端通过相对应的调平螺栓固定在所述基准平台上；所述测距探头固定在二维平台横梁的一侧；所述测距探头测量与样品台基座之间的距离，然后通过调节多个调平螺栓以调节所述样品台基座的平整度。可选地，所述计算模块利用毕奥萨伐尔反卷积算法获取样品的电流密度。可选地，还包括传动装置，所述传动装置用于使超导长带与所述样品台基座保持平行状态且从所述磁探针与所述励磁磁体之间通过。可选地，所述传动装置包括第一校正轮和第二校正轮；所述第一校正轮与所述第二校正轮设置在所述基准平台上，并且所述第一校正轮与所述第二校正轮的最低点位于同一个水平面。由上述技术方案可知，本专利技术提供了一种扫描磁探针显微镜，通过设置二维扫描平台可以调节所述磁探针装置的位置以使所述磁探针装置处于不同的检测位置，可以检测超导材料不同位置磁场空间分布信息以检测超导材料的局部缺陷。另外，本专利技术通过毕奥萨伐尔反卷积算法超导材料的局部临界电流密度，从而反映超导材料样品内部局部质量，为材料学研究者改善材料提供重要分析手段。附图说明通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：图1是本专利技术实施例提供的一种扫描磁探针显微镜的结构示意图；图2是图1中扫描磁探针显微镜的样品调平装置的结构示意图；图3是利用永磁体为样品励磁的结构示意图；图4是本专利技术实施例计算样品电流密度的流程示意图；图5是本专利技术实施例中测得的磁场空间分布信息示意图；图6是根据图5所示的磁场空间分布信息计算的样品电流密度的示意图；图7是本专利技术实施例提供的一种带有弹性部件的磁探针装置的结构示意图；图8是本专利技术实施例提供的一种带有辅助二维平台横梁的二维扫描平台的结构示意图；图9是本专利技术实施例提供的一种带有传动装置的扫描磁探针显微镜的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种扫描磁探针显微镜，包括：二维扫描平台、基准平台、样品调平装置、励磁磁体、低温杜瓦、磁探针装置和计算模块；所述低温杜瓦设置在所述基准平台的凹槽内，用于储存液氮以降低其内部的样品的温度；所述样品调平装置设置在所述低温杜瓦内，用于在样本放入时调节样品的高度以使该样本与所述基准平台保持平行状态；所述二维扫描平台设置在所述基准平台的上表面，用于调节所述磁探针装置的位置以使所述磁探针装置处于不同的检测位置；所述励磁磁体设置在所述样本调平装置的上方，且内部用于放置样本，用于为所述样本提供外部磁场；所述磁探针装置固定所述二维扫描平台上，并且悬于所述样品调平装置的正上方，用于在施加外部磁场时检测样本上方的磁场空间分布信息；所述计算模块与所述磁探针装置相连接，用于根据磁探针装置所检测出的磁场空间分布信息计算所述样品的电流密度。下面结合实施例以及附图对本专利技术提供的扫描磁探针显微镜进行详细描述。如图1所示，本专利技术实施例中二维扫描平台包括二维平台竖梁1和二维平台横梁2。该二维平台横梁2与二维平台竖梁1正交设置，其一端设置在二维平台竖梁1的上表面，而且可以沿着该二维平台竖梁1的方向移动即y轴方向上移动，例如二维平台竖梁1和二维平台横梁2之间通过滑轨连接。本专利技术中磁探针装置包括至少一组探针单元。如图1所示，本专利技术实施例中提供了磁探针装置只包括一组探针单元的情况。磁探针装置包括磁探针4、探针支杆5以及探针基座6。其中，磁探针4通过探针支杆5固定在探针基座6上。探针基座6设置在二维平台横梁2的一侧，用于在z轴方向或者x轴方向上调节磁探针4的检测位置。实际应用中，磁探针4可以选用霍尔元件、巨磁阻元件、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扫描磁探针显微镜，其特征在于，包括：二维扫描平台、基准平台、样品调平装置、励磁磁体、低温杜瓦、磁探针装置和计算模块；所述低温杜瓦设置在所述基准平台的凹槽内，用于储存液氮以降低其内部的样品的温度；所述样品调平装置设置在所述低温杜瓦内，用于在样本放入时调节样品的高度以使该样本与所述基准平台保持平行状态；所述二维扫描平台设置在所述基准平台的上表面，用于调节所述磁探针装置的位置以使所述磁探针装置处于不同的检测位置；所述励磁磁体设置在所述样本调平装置的上方，且内部用于放置样本，用于为所述样本提供外部磁场；所述磁探针装置固定所述二维扫描平台上，并且悬于所述样品调平装置的正上方，用于在施加外部磁场时检测样本上方的磁场空间分布信息；所述计算模块与所述磁探针装置相连接，用于根据磁探针装置所检测出的磁场空间分布信息计算所述样品的电流密度。

【技术特征摘要】
1.一种扫描磁探针显微镜，其特征在于，包括：二维扫描平台、基准平台、样品调平装置、励磁磁体、低温杜瓦、磁探针装置和计算模块；所述低温杜瓦设置在所述基准平台的凹槽内，用于储存液氮以降低其内部的样品的温度；所述样品调平装置设置在所述低温杜瓦内，用于在样本放入时调节样品的高度以使该样本与所述基准平台保持平行状态；所述二维扫描平台设置在所述基准平台的上表面，用于调节所述磁探针装置的位置以使所述磁探针装置处于不同的检测位置；所述励磁磁体设置在所述样本调平装置的上方，且内部用于放置样本，用于为所述样本提供外部磁场；所述磁探针装置固定所述二维扫描平台上，并且悬于所述样品调平装置的正上方，用于在施加外部磁场时检测样本上方的磁场空间分布信息；所述计算模块与所述磁探针装置相连接，用于根据磁探针装置所检测出的磁场空间分布信息计算所述样品的电流密度。2.根据权利要求1所述的扫描磁探针显微镜，其特征在于，所述二维扫描平台包括二维平台竖梁和二维平台横梁；所述二维平台竖梁固定在所述基准平台上；所述二维平台横梁的一端设置在所述二维平台竖梁的上表面，并且可沿着所述二维平台竖梁方向移动。3.根据权利要求2所述的扫描磁探针显微镜，其特征在于，所述二维扫描平台还包括辅助二维平台横梁，所述辅助二维平台横梁的一端设置在所述二维平台竖梁的上表面，并且可沿着所述二维平台竖梁方向移动。4.根据权利要求2或者3所述的扫描磁探针显微镜，其特征在于，所述磁探针装置包括至少一组探针单元，每组探针单元包括磁探针、探针支杆以及探针基...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾晨，
申请(专利权)人：北京原力辰超导技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11