应用于真空扫描探针显微镜与真空管道间样品传送的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种应用于真空扫描探针显微镜与真空管道间样品传送的装置，其包括：进样腔、进样机构和传样盒。进样腔包括：进样腔腔体、进样口、进样腔观察窗口、操作杆和进样腔盖子。进样机构包括：推杆、进样导轨、进样平台和样品刮片。传样盒包括：传样盒盖子和传样盒凸台。本发明专利技术的传样过程如下：将真空管道中的待测样品放入传样盒内并密封；将传样盒取出并放入进样腔中并密封；将进样腔与真空扫描探针显微镜抽真空，打开传样盒，利用进样机构仅将待测样品传送到真空扫描探针显微镜的样品台上。本发明专利技术实现了待测样品平稳可靠传送，严格保证传样时待测样品始终处于真空环境中，且适用于现有的真空扫描探针显微镜，有效保护压电陶瓷管。

Device for sample transfer between vacuum scanning probe microscope and vacuum tube

【技术实现步骤摘要】
应用于真空扫描探针显微镜与真空管道间样品传送的装置
本专利技术属于扫描探针技术或设备领域，具体而言，涉及一种应用于真空扫描探针显微镜与真空管道间样品传送的装置。
技术介绍
扫描探针显微镜是扫描隧道显微镜以及在扫描隧道显微镜的基础之上发展起来的各种新型探针显微镜(原子力显微镜、力调制显微镜、相位检测显微镜、静电力显微镜、电容扫描显微镜、热扫描显微镜和近场光学显微镜等)的统称，是一种应用于纳米科学领域和表面科学领域的精密分析仪器。近几年，随着纳米科技的迅速发展，对扫描探针显微镜的需求日益上升。扫描探针显微镜在进行成像时，利用微小的探针针尖接近待测样品，该针尖与待测样品表面产生相互作用，通过检测这种相互作用，能够获得待测样品表面的高分辨率三维形貌。此外，也可以利用针尖对待测样品进行微观摩擦磨损实验。如果扫描探针显微镜是在普通大气环境中进行操作，那么由于大气中存在水蒸气的缘故，容易在待测样品表面形成水膜，要想实现高分辨率探测较为困难；此外，大气环境异常复杂，含有氧气、微颗粒以及有机物等，上述成分极有可能会污染待测样品表面，导致其物化特性发生改变，影响实验结果的真实性，为此，需要严格保证待测样品处于真空环境。以超滑过程摩擦能量耗散研究作为一种典型应用实例来进行说明。理论而言，超滑是摩擦系数接近于零的润滑状态，一般认为滑动摩擦系数在0.001量级或更低的润滑状态即为超滑态。超滑现象为解决能源消耗这一难题提供了新的重要途径，在超滑状态下，摩擦系数较常规的油润滑成数量级的降低，磨损率极低，接近于零。然而，超滑现象的机理尚不清楚，有些现象用现有理论无法解释。超滑的关键是将摩擦降低到最小程度，而摩擦过程能量的耗散途径和机制是预测和控制摩擦的关键。因此，对摩擦过程能量耗散的定量研究是探索超滑机理的重要手段，亟需高分辨原位实时摩擦能量耗散实验对超滑的机理进行研究。摩擦能量耗散涉及声子耗散、声-电耦合耗散及不同频率的物理射线发射的测量，其能量微小，受环境影响巨大。为了实现对电子、声子耗散行为的有效区分，以及超低热噪声的发射信号检测等主要功能，必须采用真空环境的实验腔室，待测样品始终处于真空环境中，此时，待测样品需要利用真空管道在各个检测设备之间进行传送，例如，在真空扫描探针显微镜与真空管道之间进行传送。具体而言，需要从真空管道中取出待测样品，传送到真空扫描探针显微镜中，进而实现摩擦系数、表面形貌、局部电势和微区拉曼信息的检测，整个传送过程必须严格保证待测样品始终处于真空环境。上述需求对真空管道与真空扫描探针显微镜之间的样品传送提出了严峻挑战。然而，提供一种应用于真空扫描探针显微镜与真空管道间样品传送的装置具有极高的难度。目前科研界和工业界鲜有类似功能的装置。经过调研，仅日立有一款带有样品传送装置的真空扫描探针显微镜。然而，该样品传送装置只能在日立的真空扫描探针显微镜和日立的扫描电子显微镜之间传送待测样品，无法直接应用于真空管道与真空扫描探针显微镜之间的样品传送，几乎没有借鉴意义，具体表现如下：1、该装置在传样过程中，会将样品支架与待测样品一同传送至真空扫描探针显微镜的样品台上，真空扫描探针显微镜的压电陶瓷管需要额外承受样品支架的重力。然而，真空扫描探针显微镜的压电陶瓷管非常脆弱，使用时需要竭力避免承受额外压力。同时，当压电陶瓷管承受较大压力时，其运动性能也会受到抑制，影响检测的准确性。一般而言，待测样品的重量应控制在15克以下。2、为了配合传样盒上用于定位的特殊圆柱结构，需要专门设计一个带有引导槽的特殊样品台安装在压电陶瓷管上，无法使用现有真空扫描探针显微镜的标准样品台。特殊设计的样品台尺寸微小、结构复杂、加工较为困难，且重量需要严格控制。此外，真空扫描探针显微镜本身附带有标准样品台，使用特殊设计后的样品台会带来一些不确定因素。综上所述，现有的样品传送装置难以提供有益的借鉴和指导，亟需针对性地提供一种应用于真空扫描探针显微镜与真空管道间样品传送的装置。该装置能够保证待测样品始终处于真空环境中，避免大气环境中水蒸气、氧气、微颗粒以及有机物等对待测样品表面性质的影响，保证实验结果的真实性和可靠性；同时，该装置能够仅传送待测样品到真空扫描探针显微镜的样品台上，减小压电陶瓷管压溃风险；此外，该装置能够兼容真空扫描探针显微镜的标准样品台，杜绝不确定因素。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述问题，针对性地提供一种应用于真空扫描探针显微镜与真空管道间样品传送的装置。本专利技术的技术方案是：一种应用于真空扫描探针显微镜与真空管道间样品传送的装置，包括进样腔、进样机构和传样盒。进样腔通过法兰与真空扫描探针显微镜连接，进样机构穿过进样腔与真空扫描探针显微镜内部相连，在进样腔的侧面分布有进样腔观察窗口，工作人员通过进样腔观察窗口可以看到进样机构在进样腔与真空扫描探针显微镜内部的工作过程。在本专利技术较佳的实施例中，所述进样腔包括进样腔腔体、进样口、进样腔观察窗口、操作杆和进样腔盖子。进样口位于进样腔腔体的顶部。进样腔观察窗口数量为二，对称分布在进样腔腔体的两侧。进样腔盖子与操作杆相连，操作杆的端部设有操作杆凸起，操作杆凸起呈“T”字形结构，用于打开或关闭传样盒。在本专利技术较佳的实施例中，所述进样机构包括推杆、进样导轨、进样平台和样品刮片。进样导轨的数量为二且互相平行，进样导轨的一端位于进样腔内部，进样导轨的另一端位于真空扫描探针显微镜的内部。进样导轨包括层叠的进样上层导轨和进样下层导轨，进样上层导轨和进样下层导轨互相平行且固连为一体状的阶梯结构，进样平台位于进样下层导轨上，样品刮片位于进样上层导轨上。进样平台位于相邻进样导轨之间，安装在进样下层导轨。样品刮片位于进样平台上方，安装在进样上层导轨。推杆包括推杆主轴、推杆主轴第一挡块、推杆主轴第二挡块和推杆主轴第三挡块。推杆主轴第一挡块位于推杆主轴的端部，推杆主轴第三挡块位于推杆主轴的另一端，推杆主轴第二挡块套设在推杆主轴上。推杆主轴呈阶梯式的柱状体结构，推杆主轴第三挡块为半圆柱体结构，推杆主轴中直径较小的端部与推杆主轴第三挡块的半圆柱体结构的直线部分固连。进样平台上设有进样平台槽，推杆主轴第三挡块能够在进样平台槽内部转动。样品刮片呈“回”字形结构，样品刮片上设有样品第一刮片和样品第二刮片，样品第一刮片和样品第二刮片的结构相同，均为圆弧状结构且对称布置，样品刮片上设有样品刮片孔，样品刮片孔呈“T”字形结构，样品刮片孔将样品第二刮片分为两段。样品刮片孔与进样平台槽层叠分布，推杆主轴第三挡块在样品刮片孔内转动。通过这种设计，可以实现推杆仅操控样品刮片和同时操控进样平台以及样品刮片两种操作模式。在本专利技术较佳的实施例中，所述进样平台上设有结构相同的进样平台第一缺口和进样平台第二缺口，进样平台第一缺口和进样平台第二缺口对称分布在进样平台的两端。在本专利技术较佳的实施例中，所述样品刮片为薄片结构，样品第一刮片和样品第二刮片均为弹性刮片，弹性刮片由高分子材料制成。在本专利技术较佳的实施例中，所述弹性刮片高分子材料包括但不限于聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于真空扫描探针显微镜与真空管道间样品传送的装置，其特征在于：包括进样腔(2)、进样机构(3)和传样盒(4)，进样腔(2)通过法兰(12)与真空扫描探针显微镜(1)相连，进样机构(3)穿过进样腔(2)与真空扫描探针显微镜(1)内部相连，在进样腔(2)的侧面分布有进样腔观察窗口(23)，工作人员通过进样腔观察窗口(23)可以看到进样机构(3)在进样腔(2)与真空扫描探针显微镜(1)内部的工作过程。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于真空扫描探针显微镜与真空管道间样品传送的装置，其特征在于：包括进样腔(2)、进样机构(3)和传样盒(4)，进样腔(2)通过法兰(12)与真空扫描探针显微镜(1)相连，进样机构(3)穿过进样腔(2)与真空扫描探针显微镜(1)内部相连，在进样腔(2)的侧面分布有进样腔观察窗口(23)，工作人员通过进样腔观察窗口(23)可以看到进样机构(3)在进样腔(2)与真空扫描探针显微镜(1)内部的工作过程。


2.根据权利要求1所述的应用于真空扫描探针显微镜与真空管道间样品传送的装置，其特征在于：所述真空扫描探针显微镜(1)包括真空扫描探针显微镜主体(11)和法兰(12)，真空扫描探针显微镜主体(11)呈圆柱状结构，真空扫描探针显微镜主体(11)与样品台相连，法兰(12)位于真空扫描探针显微镜主体(11)侧面，用于连接真空扫描探针显微镜(1)与进样腔(2)。


3.根据权利要求1所述的应用于真空扫描探针显微镜与真空管道间样品传送的装置，其特征在于：所述进样腔(2)包括进样腔腔体(21)、进样口(22)、进样腔观察窗口(23)、操作杆(24)和进样腔盖子(25)，进样腔腔体(21)为内部中空的长方体结构，进样口(22)位于进样腔腔体(21)的顶部，进样腔观察窗口(23)的数量为二，对称的分布在进样腔腔体(21)的两侧，进样腔盖子(25)与操作杆(24)相连，操作杆(24)的端部设有操作杆凸起，操作杆凸起呈“T”字形结构，用于打开或关闭传样盒(4)。


4.根据权利要求1所述的应用于真空扫描探针显微镜与真空管道间样品传送的装置，其特征在于：所述进样机构(3)包括推杆(31)、进样导轨(32)、进样平台(33)和样品刮片(34)，进样导轨(32)的数量为二且互相平行，进样导轨(32)的一端位于进样腔(2)内部，进样导轨(32)的另一端位于真空扫描探针显微镜(1)的内部；进样导轨(32)包括层叠的进样上层导轨(321)和进样下层导轨(322)，进样平台(33)位于相邻进样导轨(32)之间，安装在进样下层导轨(322)；样品刮片(34)位于进样平台(33)上方，安装在进样上层导轨(321)；推杆(31)包括推杆主轴(311)、推杆主轴第一挡块(312)、推杆主轴第二挡块(313)和推杆第三挡块(314)，推杆主轴第一挡块(312)位于推杆主轴(311)的端部，推杆主轴第三挡块(314)位于推杆主轴(311)的另一端，推杆主轴第二挡块(313)套设在推杆主轴(311)上，推杆主轴(311)呈阶梯式的柱状体结构，推杆主轴第三挡块(314)为半圆柱体结构，推杆主轴(311)中直径较小的端...

【专利技术属性】
技术研发人员：江亮，吴渊，钱林茂，陈宇山，徐文镔，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51