一种STM探针针尖制备装置的液膜控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种STM探针针尖制备装置的液膜控制装置，包括：底座；金属圈，所述金属圈为圆形，金属圈固定连接在底座上，金属圈位于探针夹持孔正前方；电动伸缩杆，所述电动伸缩杆下端固定连接在底座上，电动伸缩杆位于金属圈正下方，电动伸缩杆的伸缩方向与竖直方向平行，所述电动伸缩杆与控制器电连接；吸水海绵，所述吸水海绵固定连接在电动伸缩杆上端。以解决现有技术需要人操作滴管修正液膜厚度，修正液膜厚度需要极其细心的操作，稍不留意就会使液膜破坏，对操作者的熟练度和耐心要求较高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种STM探针针尖制备装置的液膜控制装置
本技术涉及STM探针制备装置
，尤其涉及一种STM探针针尖制备装置的液膜控制装置。
技术介绍
高质量的扫描探针是保证扫描隧道显微镜的超高分辨率的关键。扫描隧道显微镜(ScanningTunnelingMicr-osco-py，STM)具有超高的分辨率，在材料分析和表征上具有广泛的应用。STM的分辨率与其探针几何形状密切相关。STM探针通常采用铂铱合金丝或高纯度的钨丝来制备，针尖顶端的原子个数越少，成像的分辨率就越高，完全理想状况下针尖顶端只有一个稳定的原子。STM探针的制备方法有很多偶然性和不确定因素，这些因素增加了制备高质量针尖的难度。人们通常采用机械剪切的方法制备铂铱合金丝探针，但机械剪切方法的重复性很低，不容易制备高质量的探针。为了获得稳定的隧道电流和高质量、高分辨率的STM图像，探索可重复、高质量探针制备方法是STM扫描工作的一个非常关键的问题。现有的STM探针制备方法中，水平电化学液膜法腐蚀制备STM探针在避免以上缺陷的同时，还大幅度提高了制作高质量STM探针的成功率，其实际扫描结果也印证了这一点。现有的水平电化学液膜法制备探针，所使用的装置的结构为:调节显微镜观察台上有一依赖齿轮带动的左右调节旋钮，可使载玻片左右移动，进而带动固定在金属块上的钨丝在通电的钨丝圈内同向自由移动。这个探针移动装置的作用是使腐蚀过程均匀地进行，获得形状对称的针尖。在制备针尖过程中，首先调节显微镜观察台的上下旋钮，使待腐蚀的钨丝清晰地出现在显微镜的可观测视场中，调节腐蚀圈到显微镜视场边缘，使钨丝正好穿过腐蚀圈的正中心;其次用滴管将过饱和NaOH腐蚀溶液液滴套在腐蚀圈上，通过滴管仔细修整NaOH溶液液泡的厚薄，使得腐蚀圈上形成极薄的NaOH溶液液膜。当NaOH溶液液膜由于电化学腐蚀反应而产生破裂时，用类似方法挂上液膜，直到制备过程结束。在腐蚀过程中根据钨丝的腐蚀状态将电源电压调至合适的电压值(1.5V～3.0V)。电化学腐蚀开始时，点触电源开关，液泡内的钨丝会与NaOH腐蚀液发生化学反应，此时应该连续、反复微调显微镜的左右调节旋钮，使钨丝在液泡内微距离左右移动。现有的水平电化学液膜法腐蚀制备STM探针装置存的问题是，挂出的液膜需要使用手动操作滴管修正厚度，使得腐蚀圈上形成极薄的NaOH溶液液膜，但是通过人手操作滴管修正液膜厚度需要极其细心的操作，稍不留意就会使液膜破坏，对操作者的熟练度和耐心要求较高。
技术实现思路
为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本技术的目的是提供一种STM探针针尖制备装置的液膜控制装置。本技术的技术方案是：一种STM探针针尖制备装置的液膜控制装置，包括：底座；控制器；金属圈，所述金属圈为圆形，金属圈固定连接在底座上，金属圈位于探针夹持孔正前方；电动伸缩杆，所述电动伸缩杆下端固定连接在底座上，电动伸缩杆位于金属圈正下方，电动伸缩杆的伸缩方向与竖直方向平行，所述电动伸缩杆与控制器电连接；吸水海绵，所述吸水海绵固定连接在电动伸缩杆上端。进一步地，还包括：储液瓶，所述储液瓶固定安装在底座上表面，所述储液瓶上表面设有通气孔；第一管道，所述第一管道的下端与储液瓶内的瓶底连通；蠕动泵，所述蠕动泵的进液口与第一管道上端连通，蠕动泵与控制器电连接；补液管，所述补液管为硬质管道，补液管上端与蠕动泵的出口连通，补液管下端开口竖直向下并固定连接金属圈，金属圈位于补液管下端开口的正下方。进一步地，还包括：积水柱，所述积水柱固定连接在金属圈最下部，积水柱表面涂有亲水材料。进一步地，还包括：加热垫片，所述加热垫片设置在电动伸缩杆上端与吸水海绵之间，加热垫片与控制器电连接。进一步地，还包括：直线位移传感器，所述直线位移传感器下端固定连接在底座上，直线位移传感器上端固定连接电动伸缩杆上端，直线位移传感器与电动伸缩杆平行，直线位移传感器与控制器电连接。本技术的有益效果是：与现有技术相比，1）本技术通过电动伸缩杆伸缩使吸水海绵升降，使吸水海绵接触金属圈正下方，吸水海绵吸收因重力积聚到金属圈下部的NaOH溶液，使得金属圈上的液膜由于NaOH溶液减少而变薄，以满足电化学反应条件，操作过程只需控制电动伸缩杆升降以控制吸水海绵与金属圈下部的接触时间使得金属圈上的液膜变薄，操作动作简单，只要预先通过实验确定好接触时间，新手也能操作，对操作者的要求较低；2）本技术通过储液瓶储存NaOH溶液，然后蠕动泵通过第一管道吸取NaOH溶液，蠕动泵再通过补液管将NaOH溶液补充到金属圈上，当补充的溶液较多时，NaOH溶液直接在金属圈上形成液膜，当补充溶液较少时，NaOH溶液主要起到补充溶液给液膜的作用，延缓液膜破裂；3）本技术通过积水柱将金属圈下部的水集中在一起，由于重力和表面张力的共同作用，使得金属圈下部的水集中到积水柱上，以便吸水海绵将金属圈下部的NaOH溶液吸收，另外吸水海绵还起到接收金属圈上部掉落NaOH溶液的作用，避免NaOH溶液掉落到底座上腐蚀底座；4）本技术通过将加热垫片设置在电动伸缩杆与吸水海绵之间，当吸水海绵吸水金属圈下部的NaOH溶液以后，可通过加热将吸水海绵内的水蒸发，以便吸水海绵下次吸收金属圈下部的NaOH溶液，使得吸水海绵使用寿命增加，而不是一次性使用；5）本技术同各国直线位移传感器测量吸水海绵与积水柱之间的距离，使得吸水海绵能够吸收积水柱上的NaOH溶液的同时还避免了电动伸缩杆上端与积水柱直接接触撞坏金属圈。附图说明图1为本技术的立体视图；图2为本技术的爆炸视图；图3为图2中G处的局部视图；图4为图2中H处的局部视图；图5为本技术的前视图；图6为本技术的俯视图；图7为图6中B-B剖面线的剖视图。图8为图7中F处的局部视图；图9为本技术另一视角的立体视图；图10为图9中E处的局部视图；图11为本技术金属圈处的电路连接示意图；图12为本技术的电路连接框图。具体实施方式下面结合附图及具体的实施例对技术进行进一步介绍：实施实例1：本实施例一种STM探针针尖制备装置的液膜控制装置，包括：底座2；控制器17；金属圈3，所述金属圈3为圆形，金属圈3焊接连接在底座2上，金属圈3位于探针夹持孔4-2-1正前方；电动伸缩杆12，所述电动伸缩杆12下端焊接连接在底座2上，电动伸缩杆12位于金属圈3正下方，电动伸缩杆12的伸缩方向与竖直方向平行，所述电动伸缩杆12与控制器17导线连接；吸水海绵14，所述吸水海绵14粘接连接在电动伸缩杆12上端。这里的控制器17可采用PLC、Arduino或树莓派等带外围电路的控制组件。对电动伸缩杆12的动作控制，可通过按钮向控制器17发送不同的动作信号实现。进一步地，还包括：储液瓶8本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种STM探针针尖制备装置的液膜控制装置，其特征在于，包括：/n底座（2）；/n控制器（17）；/n金属圈（3），所述金属圈（3）为圆形，金属圈（3）固定连接在底座（2）上，金属圈（3）位于探针夹持孔（4-2-1）正前方；/n电动伸缩杆（12），所述电动伸缩杆（12）下端固定连接在底座（2）上，电动伸缩杆（12）位于金属圈（3）正下方，电动伸缩杆（12）的伸缩方向与竖直方向平行，所述电动伸缩杆（12）与控制器（17）电连接；/n吸水海绵（14），所述吸水海绵（14）固定连接在电动伸缩杆（12）上端。/n

【技术特征摘要】
1.一种STM探针针尖制备装置的液膜控制装置，其特征在于，包括：
底座（2）；
控制器（17）；
金属圈（3），所述金属圈（3）为圆形，金属圈（3）固定连接在底座（2）上，金属圈（3）位于探针夹持孔（4-2-1）正前方；
电动伸缩杆（12），所述电动伸缩杆（12）下端固定连接在底座（2）上，电动伸缩杆（12）位于金属圈（3）正下方，电动伸缩杆（12）的伸缩方向与竖直方向平行，所述电动伸缩杆（12）与控制器（17）电连接；
吸水海绵（14），所述吸水海绵（14）固定连接在电动伸缩杆（12）上端。


2.根据权利要求1所述STM探针针尖制备装置的液膜控制装置，其特征在于，还包括：
储液瓶（8），所述储液瓶（8）固定安装在底座（2）上表面，所述储液瓶（8）上表面设有通气孔（8-1）；
第一管道（9），所述第一管道（9）的下端与储液瓶（8）内的瓶底连通；
蠕动泵（10），所述蠕动泵（10）的进液口与第一管道（9）上端连通，蠕动泵（10）与控制器（17）电连接；
补液管（11），所述补液管（11）为硬质...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一，郭祥，王继红，李军丽，杨晨，罗子江，丁召，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：新型
国别省市：贵州;52