原子力颗粒显微镜制造技术

一种原子力颗粒显微镜，包含主机、主控制器和探头。主机发出控制信号，经过主控制器送至探头上；探头开始探测，探头上的探针测得被测颗粒的信息经过探头内的预处理器预处理后，经过主控制器送至主机内。主机内经过形貌图处理模块、形貌图分析模块、颗粒统计模块以及观察显示模块后，既可以在显示器上观察到被测颗粒的形貌图像，又能获得较精确的被测颗粒的统计数据。所以，本实用新型专利技术的显微镜具有观察颗粒形貌图像和统计颗粒数据的两大功能。分辩率能够达到纳米级，测量精度小于０．５纳米，在不同范围的扫描均达到１６位的精度。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种镜显镜，具体地说，涉及一种原子力颗粒显微镜。
技术介绍
传统的显微镜，有一种是利用光衍射统计方式构成的显微镜，其只能获得颗粒的统计特征。还有一种是利用透视的方式构成的显微镜，它也只能获得颗粒的透视特征。上述两种显微镜是达不到既能观测纳米颗粒的形状形貌又能进行纳米级颗粒的统计、分级的目的。
技术实现思路
本技术为了克服上述在先技术中的问题，提供一种原子力颗粒显微镜，既能观测纳米颗粒的形貌特征、又能得到其统计数据。分辩率能够达到观察DNA，即分辩率达到纳米级。同时又可人为地干预适宜于研究纳米颗粒的一种工具。 本技术所采用的技术方案是在显微镜的结构中，包含内部含有信息控制采集模块、形貌图处理模块、形貌图分析模块、颗粒统计模块和观察显示模块的主机；内部含有扫描输出器、Z采样输入器、输出输入转换器和模数转换器的主控制器；内部含有预处理器、扫描器和带振荡器的探针的探头。 上述结构中的三大部分主机、主控制器和探头。首先是主机发出控制信号，经过主控制器传送至探头上，探头开始检测；当探头上的探针接近被测颗粒时，由于原子力的吸收和排斥作用，探针发生弯曲，于是经探针反射后射在探头内接收管上的光点产生移动，接收管将光点的移动转化为电量，经探头内的预处理器处理后送至主控制器。经过主控制器中Z采样输入器采样，采样信号经过输出输入转换器送入主机内。经过主机中的形貌图处理和形貌图分析模块以及颗粒统计和观察模块后，既可以在显示器上观察到被测颗粒的形貌图像，又可以获得被测颗粒的统计数据。当探针越接近被测颗粒时，被测颗粒与探针针尖之间的排斥力越大，探针弯曲的角度越大。则接收管输出的电量也越大。运用改变Z轴的数据，使被测颗粒与针尖之间保持恒定的距离，就取得了被测颗粒的形貌起伏变化的数据。由于Z轴控制的精度能够达到极高，故分辩率能够达到纳米级。 本技术显微镜的优点是显著的。 1、本技术的显微镜具有既可以观察被测颗粒的形貌图像，又能获得被测颗粒的统计数据，还可以获得单个颗粒的面积计算等功能。 2、本技术的显微镜的分辩率能够达到纳米级。能够使观测精度达到DNA纳米颗粒的要求。本技术显微镜的测量精度已达到小于0.5纳米。 3、本技术的显微镜有局部人为干预的功能。主机可以通过主控制器控制探头探测，以致控制探头探针的振动。在不同范围的扫描均能达到16位的精度。 附图说明 图1是本技术显微镜的结构示意图。 图2是本技术显微镜中探头3的结构示意图。 图2-1是图2探头3中，预处理器309的结构示意图。 图2-2a是图2探头3中扫描器307的外形图。 图2-2b是图2-2a的A-A剖视图。 图3是本技术显微镜中主控制器2的结构示意图。 图3-1是图3中扫描输出器201的结构示意图。 图3-2是图3中Z采样输入器202的结构示意图。 图3-3是图3输出输入转换器203中分配器203 1的结构示意图。 图3-4是图3输出输入转换器203中数字信号处理器2032的结构示意图。 图3-5是图3输出输入转换器203中转换接口电路2033的结构示意图。 图3-6是图3输出输入转换器203中振荡控制模块2036的结构示意图。 图4-1是本技术显微镜中主机1的结构示意图。 图4-2是图4-1中信息控制采集模块101的结构示意图。 具体实施方式 下面结合附图进一步说明本技术显微镜的结构。 图1是本技术显微镜的整体结构。包括主机1，与主机1连接的主控制器2，与主控制器相连的探头3。连接在主机1上的显示器5。供电给主机1、主控制器2和显示器5的主电源4。 主机1发出探测指令，经过主控制器2传至探头3。探头3将探测被测颗粒的数据和形貌图像经主控制器2传送至主机1。主机1对数据和形貌图像进行处理、分析和统计。最终在显示器5上显示出被测颗粒的形貌图像，以及给出被测颗粒的统计数据。 图2是本技术显微镜中探头3的具体结构。由图2所示，本技术的探头3包含接收管301，带有振荡器306的探针303，激光光源305，扫描器307和预处理器309。其中，预处理器309分别与接收管301、激光光源305、振荡器306和主控制器2相连。激光光源305发射的激光束射在探针303针尖的背面上。探针针尖303反射的光束射在接收管301的接收面上。图2中为了缩短光路，加入两个反射镜302、304。探针303的针尖指向扫描器307的台面。被测颗粒308就置放在扫描器307的台面上。 扫描器307与主控制器2相连，由主控制器2控制扫描器307的扫描。 当被测颗粒308置放在扫描器307的台面上，主机1通过主控制器2中的扫描输出器201使扫描器307带着被测颗粒308开始扫描。与此同时，主机1通过主控制器2的振荡控制模块2036和预处理器309使振荡器306带动探针303不停地振动；并同时使激光光源305发射激光束射在探针303针尖的背面上。探针303探测到的被测颗粒308在X、Y、Z方向上的变化，通过探针303针尖背面上反射光束的变化反映出来。反射光束射在接收管301的接收面上，被接收管301接收后，将光信号转变为电信号输进预处理器309中，经过预处理器309预处理(见图2-1)后，通过主控制器2中的Z采样输入器202送进主机1中进行处理。 图2-1是所说的预处理器309的结构。含有分别与接收管301相连的加、减法运算器3091、3092。与加、减法运算器3091、3092相连的有效值运算器3093。与振荡器306相连的乘法运算器3094。与乘法运算法3094相连的正弦信号发生器3095。 上述结构的预处理器309，从接收管301得到上、下两个能量信号A、B。经过加法运算器3091做A+B加法运算，经过减法运算器3092做B-A减法运算，两个运算结果A+B和B-A均送入有效值运算器3093内做[(B-A)/(A+B)]运算，最后得到有效值送入主控制器2中的Z采样输出器202中。其中经过加法运算器3091获得A+B为总能量E，经过主控制器2中的模数转换模块(A/D)将模拟信号转换成数字信号送入控制总线XBUS中。正弦信号发生器3095产生的正弦波信号(即振动频率信号)与主控制器2中振荡控制模块2036送来的振幅信号(即振动幅度)通过乘法运算器3094得到电压信号送到振荡器306(本实施例中，振荡器306为压电陶瓷管)上，从而控制探针303的振动幅度和频率。 图2-2a，图2-2b是探头3中扫描器307的结构。本实施例中，扫描器307选用压电陶瓷管(PZT)。利用压电陶瓷管的压电效应，在加电压的作用下，有规律地产生形变，带动放在它上面的被测颗粒308做三维运动。压电陶瓷管(PZT)可以选用PZT-5A型，或PZT-8型、或PZT-4、或PZT-4D、或PZT-5B、或PZT-5J、或PZT-5H、或PZT-5等型号的压电陶瓷管。压电陶瓷管有5个方向的变形，即为5个方向+X、-X、+Y、-Y、-Z方向的运动。 如上述结构，因为预处理器309控制振荡器306使探针303的针尖处在不断地上下震动状态。所以，本技术不仅能够获得很高的分辩率，而且探针303不会本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原子力颗粒显微镜，包含带有显示器的主机，与主机连接的主控制器和与主控制器连接的探头，其特征在于：所说的主机内含有信息控制采集模块、形貌图处理模块、形貌图分析模块、颗粒统计模块和观察显示模块；所说的主控制器内含有扫描输出器、Ｚ采样输入器、输出输入转换器和模数转换器；所说的探头内含有预处理器、扫描器和带振荡器的探针。

【技术特征摘要】
CN 2003-12-12 20032012237861.一种原子力颗粒显微镜，包含带有显示器的主机，与主机连接的主控制器和与主控制器连接的探头，其特征在于所说的主机内含有信息控制采集模块、形貌图处理模块、形貌图分析模块、颗粒统计模块和观察显示模块；所说的主控制器内含有扫描输出器、Z采样输入器、输出输入转换器和模数转换器；所说的探头内含有预处理器、扫描器和带振荡器的探针。2.根据权利要求1所述的原子力颗粒显微镜，其特征在于所说的探头还包含接收管和激光光源；所说的预处理器分别与接收管、激光光源、振荡器以及主控制器相连；激光光源发射的激光束射在探针针尖的背面上，探针针尖反射的光点落在接收管的接收面上；探针的针尖指向扫描器的台面，被测颗粒置放在扫描器的台面上。3.根据权利要求1或2所述的原子力颗粒显微镜，其特征在于所说的探头内的预处理器内包含分别与接收管相连的加、减法运算器，与加、减法运算器相连的有效值运算器，与乘法运算器相连的正弦信号发生器。4.根据权利要求1所述的原子力颗粒显微镜，其特征在于所说的扫描输出器内含有X、Y、Z三个方向的扫描单元，每个扫描单元都包含与控制总线相连的总线收发器和控制器，分别与总线收发器和控制器相连的扫描电压输出数模转换器、偏移量数模转换器以及与扫描电压输出数模转换器输出端相连的精度扩展数模转换器，分别与偏移量数模转换器的输出端以及精度扩展树模转换器输出端相连的加法器，与加法器输出端相连的放大器，以及在X、Y方向上的扫描单元中，还含有与放大器输出端相连的倒相器。5.根据权利要求1所述的原子力颗粒显微镜，其特征在于Z采样输入器包含与探头上预处理器输出端相连的低通滤波器，与低通滤波器输出端相连的数...

【专利技术属性】
技术研发人员：李荣庆，华寿亭，林学海，沈志锵，李民建，
申请(专利权)人：上海爱建纳米科技发展有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]