本实用新型专利技术公开了一种基于qPlus的光耦合扫描探针显微镜，包括基座和扫描成像装置，基座上设置有样品台，同时基座通过支撑架连接有驱动装置，并通过驱动装置将扫描成像装置的探测端定位于样品台的任意位置，基座上还设置有第一光学透镜三维纳米定位装置和第二光学透镜三维纳米定位装置，并通过上述装置在样品台的任意位置形成激光聚焦光斑；通过驱动装置可以对扫描成像装置进行任意定位，并通过qPlus传感器和扫描成像装置对样品的任意部位进行表面扫描成像，大大拓展了设备的可探测范围；同时通过与激光的结合，可以获取诸如单分子的拉曼信号、局域超快电荷动力学、光诱导力等传统扫描探针无法获取的信息，大大拓展了可获得的信息量。的信息量。的信息量。
【技术实现步骤摘要】
一种基于qPlus的光耦合扫描探针显微镜
[0001]本技术显微探测设备
，具体涉及一种基于qPlus的光耦合扫描探针显微镜。
技术介绍
[0002]精密成像
，具体而言扫描探针成像
，主要通过精密控制针尖在样品表面的定位并收集针尖与样品相互作用所产生的微弱信号，从而得到高分辨成像的技术。一般包括扫描隧道成像技术和原子力成像技术两种。该技术在精密表面表征，新奇表面态研究，单分子成像与操纵，复杂分子结构解析，纳米尺度化学识别等领域应用广泛。
[0003]但是由于单一的扫描探针成像技术功能单一，可探测信息较少，不能满足日益复杂的使用需求；同时现有技术中集成于qPlus原子力显微镜扫描头上的透镜不能移动，由此导致光学实验难度较高。
技术实现思路
[0004]针对现有技术中存在的功能单一，可探测信息少的缺陷，本技术公开了一种基于基于qPlus的光耦合扫描探针显微镜，采用本技术所述显微镜能够有效丰富可获得的信息量，同时其还能够实现多种不同的成像功能，丰富了显微镜的功能。
[0005]本技术通过以下技术方案实现上述目的：
[0006]一种基于qPlus的光耦合扫描探针显微镜，包括基座和扫描成像装置，基座上固定设置有样品台，所述基座还通过支撑架连接有用于调节扫描成像装置并将其探测端定位于样品台任意位置的驱动装置，扫描成像装置底部还固定设置有qPlus传感器；所述基座上还固定设置有第一光学透镜三维纳米定位装置和第二光学透镜三维纳米定位装置，并通过第一光学透镜三维纳米定位装置和第二光学透镜三维纳米定位装置在样品台上的任意位置形成激光聚焦光斑。
[0007]优选的，驱动装置包括驱动架，所述驱动架底面设置有若干组水平驱动压电陶瓷致动器，所述支撑架顶面设置有若干分别与各组水平驱动压电陶瓷致动器相接触的水平耐磨蓝宝石片。
[0008]优选的，驱动架上还设置有用于放置扫描成像装置的内腔，内腔侧壁设置有若干组竖直驱动压电陶瓷致动器；所述扫描成像装置包括固定相连的扫描陶瓷管和负载棱柱，负载棱柱的侧面均匀设置有若干组与竖直驱动压电陶瓷致动器一一对应接触的竖直耐磨蓝宝石片。
[0009]优选的，驱动架的横截面呈一侧为开口的U形结构，并通过与螺栓连接的施压弹簧片将开口端密封，所述施压弹簧片上通过致动器托固定连接有一组竖直驱动压电陶瓷致动器。
[0010]优选的，支撑架顶部丝扣连接有调节螺杆，调节螺杆的一端固定连接有施压板；所述驱动架顶部固定设置有调节弹簧片，调节弹簧片上固定设置有受压限位块；所述受压限
位块内放置有调节球，调节球的顶部与施压板接触。
[0011]优选的，施压板和受压限位块与调节球接触的一面均设置有耐磨蓝宝石片；所述调节球为蓝宝石球。
[0012]优选的，基座顶部均匀设置有若干连接杆，所述连接杆上套置有用于连接外部设备的减振弹簧；所述基座底部设置有锚定挂钩，同时还均匀设置有若干阻尼磁体，且所述阻尼磁体环绕锚定挂钩呈环形布置。
[0013]优选的，支撑架与驱动架之间还设置有相互配合的限位槽和限位块。
[0014]优选的，第一光学透镜三维纳米定位装置和第二光学透镜三维纳米定位装置均包括底座和滑动设置于底座上的第一水平滑座，第一水平滑座上均滑动设置有第二水平滑座，且所述第一水平滑座和第二水平滑座的滑动方向在水平面内相互垂直；所述第二水平滑座上滑动设置有沿竖直方向上下滑动的第三滑座，第三滑座上设置有用于固定光学透镜的固定环。
[0015]优选的，底座与第一水平滑座、第一水平滑座与第二水平滑座和第二水平滑座与第三滑座之间均通过若干组驱动压电陶瓷致动器作为驱动装置。
[0016]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0017]1、本技术包括基座和扫描成像装置，其中基座上设置有样品台，同时基座通过支撑架连接有驱动装置，并通过驱动装置将扫描成像装置的探测端定位于样品台的任意位置，同时在基座上还设置有第一光学透镜三维纳米定位装置和第二光学透镜三维纳米定位装置，并通过第一光学透镜三维纳米定位装置和第二光学透镜三维纳米定位装置在样品台的任意位置形成激光聚焦光斑；
[0018]本技术使用时，通过驱动装置将扫描成像装置定位于样品台的任意位置，从而通过qPlus传感器和扫描成像装置对样品的任意部位进行表面扫描成像，可同时进行扫描隧道成像和qPlus原子力成像，大大拓展了设备的可探测范围，同时其通过专用驱动装置进行调节，因此其与传统的扫描隧道显微镜相比，调节精度更高，同时能够最大程度的简化设备操作的复杂程度；
[0019]其次通过第一光学透镜三维纳米定位装置和第二光学透镜三维纳米定位装置在样品台上形成激光聚焦光斑，从而实现扫描探针成像技术与激光或超快激光的结合，通过与激光的结合，可以获取诸如单分子的拉曼信号、局域超快电荷动力学、光诱导力等传统扫描探针无法获取的信息，大大拓展了可获得的信息量。
[0020]同时本技术在一台设备上集成了大量的功能，其不但结构紧凑，同时大大拓展了设备的使用功能。
[0021]2、本技术的驱动装置包括驱动架，驱动架上设置有内腔，扫描成像装置设置于内腔，且其与内腔之间通过竖直驱动压电陶瓷致动器接触相连；同时通过位于驱动架底部的水平驱动压电陶瓷致动器实现水平面内的移动；上述结构简单，同时压电陶瓷致动器在实现微小位移上具有较高的精度，且不需要额外配置复杂的传动结构及动力装置，有利于简化整套设备，提高设备的稳定性和可靠性；
[0022]对扫描成像装置进行位置调节时，水平驱动压电陶瓷致动器实现水平面内的位移调节，确保对检测探头的准确定位；而竖直驱动压电陶瓷致动器在将探头与样品台分离与逼近，确保在水平调节的过程中，二者之间有足够的间距，避免探头与样品发生碰撞，同时
在探测时，探头与样品能够足够逼近，以完成扫描成像，二者相互配合，从而确保实验安全进行。
[0023]同时水平驱动压电陶瓷致动器和竖直驱动压电陶瓷致动器分别通过水平耐磨蓝宝石片和竖直耐磨蓝宝石片与支撑架和驱动架接触，本技术所述装置的工作环境为超高真空低温环境，在此环境条件下，蓝宝石片性质稳定，同时其光滑度和硬度均能够满足要求，其能够有效降低运动摩擦的同时还能够避免因频繁调节而造成的划伤，延长设备的使用寿命和调节精度。
[0024]3、本技术的驱动架为一端开口的U形结构，并通过施压弹簧片将开口端密封，且在施压弹簧片上还设置有一组竖直驱动压电陶瓷致动器，开口结构方便将扫描成像装置植入安装到驱动架内，其能够显著降低设备的组装和维护难度，提高设备的可维护性，并能显著降低竖直驱动因为变温而卡死的可能性，提高设备的稳定性。
[0025]4、本技术在支撑架顶部设置有调节螺杆，并通过调节螺杆连接有施压板，同时在驱动架顶部设置有调节弹簧片，同时在调节弹簧片上设置有受压限位块，受压限位块内放置有调节球，调节球顶部与施压板接触；
[0026]由于驱动装置需要带动扫本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于qPlus的光耦合扫描探针显微镜，包括基座（1）和扫描成像装置（2），基座（1）上固定设置有样品台（3），其特征在于：所述基座（1）还通过支撑架（4）连接有用于调节扫描成像装置（2）并将其探测端定位于样品台（3）任意位置的驱动装置（5），扫描成像装置（2）底部还固定设置有qPlus传感器（6）；所述基座（1）上还固定设置有第一光学透镜三维纳米定位装置（7）和第二光学透镜三维纳米定位装置（8），并通过第一光学透镜三维纳米定位装置（7）和第二光学透镜三维纳米定位装置（8）在样品台（3）上的任意位置形成激光聚焦光斑。2.根据权利要求1所述的一种基于qPlus的光耦合扫描探针显微镜，其特征在于：所述驱动装置（5）包括驱动架（51），所述驱动架（51）底面设置有若干组水平驱动压电陶瓷致动器（52），所述支撑架（4）顶面设置有若干分别与各组水平驱动压电陶瓷致动器（52）相接触的水平耐磨蓝宝石片（53）。3.根据权利要求2所述的一种基于qPlus的光耦合扫描探针显微镜，其特征在于：所述驱动架（51）上还设置有用于放置扫描成像装置（2）的内腔，内腔侧壁设置有若干组竖直驱动压电陶瓷致动器（54）；所述扫描成像装置（2）包括固定相连的扫描陶瓷管（21）和负载棱柱（22），负载棱柱（22）的侧面均匀设置有若干组与竖直驱动压电陶瓷致动器（54）一一对应接触的竖直耐磨蓝宝石片（23）。4.根据权利要求2或3中任意一项所述的一种基于qPlus的光耦合扫描探针显微镜，其特征在于：所述驱动架（51）的横截面呈一侧为开口的U形结构，并通过与螺栓连接的施压弹簧片（55）将开口端密封，所述施压弹簧片（55）通过致动器托（56）固定连接有一组竖直驱动压电陶瓷致动器（54）。5.根据权利要求2所述的一种基于qPlus的光耦合扫描探针显微镜，其特征在于：所述支撑架（4）顶部丝扣连接有调节螺杆（9），调节螺杆（9）的一端固定连接有施压板（10）；所...
【专利技术属性】
技术研发人员：江颖，程博伟，边珂，吴达，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：新型
国别省市：
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