一种圆管型外绝缘窄尺寸扫描探针显微镜镜体制造技术

本发明专利技术一种圆管型外绝缘窄尺寸扫描探针显微镜镜体，包括圆管型绝缘框架、圆管型压电马达、圆管型扫描单元、探针以及样品台，圆管形压电马达共轴固定于圆管型绝缘框架内部一端，圆管形压电马达自由端步进方向与圆管型绝缘框架轴向一致，圆管型绝缘框架另一端设置样品台，圆管型扫描单元包括滑块、滑块弹簧片、圆管型四象限XYZ压电扫描管以及探针，所述滑块弹簧片将滑杆弹性地压在圆管型绝缘框架上，滑块的轴向与圆管型绝缘框架轴向一致，滑块的一端指向圆管形压电马达的自由端，另一端共轴设置圆管型四象限XYZ压电扫描管。该扫描探针显微镜镜体实现窄尺寸及横断面无导电回路设计，适用于极低温、强磁场等极端物理条件，尤其适用于快变磁场条件。

【技术实现步骤摘要】
一种圆管型外绝缘窄尺寸扫描探针显微镜镜体
本专利技术一种圆管型外绝缘窄尺寸扫描探针显微镜镜体，属于扫描探针显微镜
，具体涉及扫描隧道显微镜。
技术介绍
扫描探针显微镜主要包括扫描隧道显微镜、原子力显微镜、磁力显微镜等，能够提供微观尺度材料表面信息，在表面科学研究领域得到广泛应用。特别的是，扫描隧道显微镜可原位获得材料表面原子分辨率结构及能带信息，是凝聚态物理至关重要的研究手段。尤其是结合强磁场和极低温条件，可以直接观测到奇异且重要的物理特性，如高温超导的电荷序、磁通涡旋以及外尔半金属的费米弧等。但是，为了实现更高的磁场强度以及低温测试条件，样品腔的空间会被压缩成极窄空间，不利于设备的安装与测试。以合肥稳态强磁场科学中心27T水冷磁体为例，其中心室温孔径仅为32毫米，再配备低温恒温器，剩余的空间将更加狭窄。为了适配狭窄的低温强磁场环境，窄尺寸的扫描探针显微镜镜体十分必要。此外，对于快变磁场的测试条件，其要求内置的测试装置在横断面没有导电回路，从而避免产生巨大的涡流，保护实验装置。针对该测试条件下的扫描探针显微镜镜体即需要实现横断面无导电回路，尚未有类似装置报道。本专利技术则提出了一种圆管型外绝缘窄尺寸扫描探针显微镜镜体，实现镜体窄尺寸，适用于极端测试条件，且含横断面无导电回路设计，特别适用快变磁场测试条件。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有扫描探针显微镜镜体尺寸大、快变场产生涡流的缺点，提出一种一种圆管型外绝缘窄尺寸扫描探针显微镜镜体。本专利技术实现上述目的的技术方案是：一种圆管型外绝缘窄尺寸扫描探针显微镜镜体，其特征是包括圆管型绝缘框架、圆管型压电马达、圆管型扫描单元、探针以及样品台，所述圆管型压电马达共轴设置于圆管型绝缘框架内部，圆管型绝缘框架的内径与圆管型压电马达外径差小于3毫米，圆管型绝缘框架一端与圆管型压电马达固定端固定，圆管型压电马达自由端步进方向与圆管型绝缘框架轴向一致，圆管型绝缘框架另一端设置样品台；所述圆管型扫描单元包括滑块、滑块弹簧片、圆管型四象限XYZ压电扫描管以及探针，所述滑块弹簧片将滑杆弹性地压在圆管型绝缘框架上，滑块的轴向与圆管型绝缘框架轴向一致，滑块的一端指向圆管型压电马达的自由端，另一端共轴设置圆管型四象限XYZ压电扫描管，圆管型四象限XYZ压电扫描管靠近样品台端设有探针，另一端与滑块固定。所述的一种圆管型外绝缘窄尺寸扫描探针显微镜镜体，其特征是所述圆管型压电马达为横断面无导电回路的压电马达，可以是《一种利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达及控制方法》中的“两头搓动型的利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达”(专利号为ZL2012103386480)、《坚固型双压电体并排推动的三摩擦力步进器》中的“无缝管形坚固型双压电体并推的三摩擦力步进器”(专利号为ZL2012102602976)，其圆管型四象限XYZ压电扫描管为横断面无导电回路的压电扫描管。所述的一种圆管型外绝缘窄尺寸扫描探针显微镜镜体，其特征是所述圆管型绝缘框架外设置有走线槽。所述的一种圆管型外绝缘窄尺寸扫描探针显微镜镜体，其特征是所述圆管型绝缘框架一端与圆管型压电马达固定端固定，固定间隙小于0.2毫米。所述的一种圆管型外绝缘窄尺寸扫描探针显微镜镜体，其特征是所述圆管型绝缘框架可以是蓝宝石或氧化锆陶瓷制成。所述的一种框架绝缘窄空间管型对称扫描探针显微镜，其特征是在所述绝缘管框架靠近管型压电马达固定端增设贯通窗口。所述的一种圆管型外绝缘窄尺寸扫描探针显微镜镜体，其特征是移除所述滑块、滑块弹簧片，在所述圆管型压电马达自由端共轴设置圆管型四象限XYZ压电扫描管，所述圆管型四象限XYZ压电扫描管靠近样品台端设有探针，另一端与所述圆管型压电马达自由端固定，圆管型四象限XYZ压电扫描管与圆管型压电马达一体化设计。所述的一种圆管型外绝缘窄尺寸扫描探针显微镜镜体，其特征是所述圆管型压电马达可以是《多区驱动的惯性压电马达装置及扫描探针显微镜和控制法》中的“基本型多区驱动的惯性压电马达装置”(专利号为ZL2014102097478)。本专利技术一种圆管型外绝缘窄尺寸扫描探针显微镜镜体，其实现原理是：圆管型绝缘框架由于电导绝缘，从而实现圆管型压电马达可以直接窄缝隙粘接在圆管型绝缘框架内部，节省空间，且圆管型绝缘框架采用绝缘材质，横断面无导电回路，在变化磁场中无感生电流，从而不会引起加热、机械结构不稳、磁场互扰的情况发生。所述的一种圆管型外绝缘窄尺寸扫描探针显微镜镜体，其特征是所述圆管型压电马达为横断面无导电回路的压电马达，可以是“两头搓动型的利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达”、“无缝管形坚固型双压电体并推的三摩擦力步进器”，这些马达在横断面电极分割开来，均未形成导电回路，所述圆管型四象限XYZ压电扫描管为横断面无导电回路的压电扫描管。所述的一种圆管型外绝缘窄尺寸扫描探针显微镜镜体，其特征是所述圆管型绝缘框架外设置有走线槽，在维持圆管型绝缘框架刚性的基础上设置走线槽节省引线布置空间。所述的一种圆管型外绝缘窄尺寸扫描探针显微镜镜体，其特征是所述圆管型绝缘框架一端与圆管型压电马达固定端固定，固定间隙小于0.2毫米。所述的一种圆管型外绝缘窄尺寸扫描探针显微镜镜体，其特征是所述圆管型绝缘框架可以是蓝宝石或氧化锆陶瓷制成。该材料除了保证低漏电，另外其低热膨胀系数、高杨氏模量、高硬度都会提升一种圆管型外绝缘窄尺寸扫描探针显微镜镜体刚性，更加适用于极端测试条件(极低温、强磁场、强振动等)。所述的一种框架绝缘窄空间管型对称扫描探针显微镜，其特征是在所述绝缘管框架靠近管型压电马达固定端增设贯通窗口，用于设置环氧胶水固定，增加结构刚性。所述的一种圆管型外绝缘窄尺寸扫描探针显微镜镜体，其特征是所述圆管型压电马达可以是《多区驱动的惯性压电马达装置及扫描探针显微镜和控制法》中的马达装置，该结构同样可以实现窄尺寸扫描探针显微镜镜体。根据上述原理，本专利技术具有如下优秀性能(所以实现了本专利技术的目的)：(1)窄尺寸、紧凑、刚性强，适用于极端测试条件，如极低温、强磁场、强振动等。(2)横断面无导电回路，特别适用于快变磁场测试条件。附图说明图1是本专利技术一种圆管型外绝缘窄尺寸扫描探针显微镜镜体结构示意图。图2是本专利技术一种增设窗口圆管型外绝缘窄尺寸扫描探针显微镜镜体结构示意图。图3是本专利技术一种一体化设计的圆管型外绝缘窄尺寸扫描探针显微镜镜体结构示意图。图中标号：1圆管型绝缘框架，2圆管型压电马达，3圆管型扫描单元，4滑块，5滑块弹簧片，6圆管型四象限XYZ压电扫描管，7探针，8样品台，9样品，10圆管型压电马达步进方向，11窗口。以下通过具体实施方式和结构附图对本专利技术作进一步的描述。具体实施方式实施例1：参见附图1，本专利技术一种圆管型外绝缘窄尺寸扫描探针显微镜镜体，其特征是包括圆管型绝缘框架1、圆管型压电马达2、圆管型扫描单元3、探针7以及样品台8，所述圆管型压电马达2共轴设置于圆管型绝缘框架1内部，圆管型绝缘框架1的内径与圆管型压电马达2外径差小于3毫米，圆管型绝缘框架1一端与圆管型压电马达2固定端固定，圆管型压电马达2自由端步进方向10与圆管型绝缘框架1轴向一致，圆管型绝缘框架1另一端设置样品台8；所述圆管型扫描单元3包括滑块4、滑块弹簧片5、圆管型四象限XYZ本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种圆管型外绝缘窄尺寸扫描探针显微镜镜体，其特征是包括圆管型绝缘框架、圆管型压电马达、圆管型扫描单元、探针以及样品台，所述圆管型压电马达共轴设置于圆管型绝缘框架内部，圆管型绝缘框架的内径与圆管型压电马达外径差小于3毫米，圆管型绝缘框架一端与圆管型压电马达固定端固定，圆管型压电马达自由端步进方向与圆管型绝缘框架轴向一致，圆管型绝缘框架另一端设置样品台；所述圆管型扫描单元包括滑块、滑块弹簧片、圆管型四象限XYZ压电扫描管以及探针，所述滑块弹簧片将滑杆弹性地压在圆管型绝缘框架上，滑块的轴向与圆管型绝缘框架轴向一致，滑块的一端指向圆管型压电马达的自由端，另一端共轴设置圆管型四象限XYZ压电扫描管，圆管型四象限XYZ压电扫描管靠近样品台端设有探针，另一端与滑块固定。

【技术特征摘要】
1.一种圆管型外绝缘窄尺寸扫描探针显微镜镜体，其特征是包括圆管型绝缘框架、圆管型压电马达、圆管型扫描单元、探针以及样品台，所述圆管型压电马达共轴设置于圆管型绝缘框架内部，圆管型绝缘框架的内径与圆管型压电马达外径差小于3毫米，圆管型绝缘框架一端与圆管型压电马达固定端固定，圆管型压电马达自由端步进方向与圆管型绝缘框架轴向一致，圆管型绝缘框架另一端设置样品台；所述圆管型扫描单元包括滑块、滑块弹簧片、圆管型四象限XYZ压电扫描管以及探针，所述滑块弹簧片将滑杆弹性地压在圆管型绝缘框架上，滑块的轴向与圆管型绝缘框架轴向一致，滑块的一端指向圆管型压电马达的自由端，另一端共轴设置圆管型四象限XYZ压电扫描管，圆管型四象限XYZ压电扫描管靠近样品台端设有探针，另一端与滑块固定。2.根据权利要求1所述的一种圆管型外绝缘窄尺寸扫描探针显微镜镜体，其特征是所述圆管型压电马达为横断面无导电回路的压电马达，可以是“两头搓动型的利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达”、“无缝管形坚固型双压电体并推的三摩擦力步进器”，所述圆管型四象限XYZ压电扫描管为横断面无导电回路的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟文杰，陆轻铀，侯玉斌，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34