【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及原子力显微镜的，特别涉及一种原子力显微镜探针安装装置。
技术介绍
1、原子力显微镜是一种可以用来研究材料表面形貌的分析仪器，它通过检测待测样品表面和探针针尖的原子间相互作用力来研究材料的表面结构。当探针磨损或进行新测试需求时，需要更换探针，更换流程先将原探针从扫描器上取下，再把欲更换的探针安放到扫描器上。磁吸附式是一种利用磁铁的吸附力将探针载体固定在探针安装座上的方式，探针载体受到的磁力能够使其吸附在探针安装座上。
2、由于原子力显微镜使用的是纳米级的探针尖端探测样来品表面的形状，探针更换必须要将探针定位到精确的位置上，需要保证用于检测悬臂偏转的激光能够照射在悬臂前端的反射区域。然而，当系统进行探针更换时，由于探针悬臂的尺寸仅为几十微米，在探针与探针载体的安装误差、探针载体与安装座的安装误差、扫描器复位精度等因素的影响下，可能使新安装探针的悬臂前端的反射区偏离激光光轴。因此，必须重新调整激光相对探针悬臂的位置，让激光准确地对准悬臂前端反射层，使照射在悬臂上并从悬臂反射的反射光的强度为最高。一般探针安装与激光调整采用顺序进行的方式，在完成探针载体的安装后，通过调整扫描器固定端激光光源的位置实现激光光轴与探针悬臂反射区对准。
3、最接近的现有技术：
4、如申请号为us6021665a的美国专利公开了一种能够实现激光光源位置调整的结构。其位置调整机构包括固定系统、移动系统和驱动系统，可移动系统包括可移动元件和多个球体，激光光源安装在可移动元件上，球体可旋转地介于可移动元件和固定元件的引
5、又如授权公告号为us8099793b2的美国专利技术专利公开了具有自动更换探针功能的扫描探针显微镜。其探针更换技术系统包括探针载体、安装座，托盘，利用磁力在托盘与安装座上拆装探针载体，当安装座一侧的磁力较大时，探针载体安装在上载体保持器上，当托盘一侧的磁力较大时，探针载体将被拆卸到托盘上。
6、但现有技术存在以下缺点：
7、现有的通过调整激光光源位置使激光光轴与探针悬臂对准的方式，存在多次调节后出现激光对准困难、调节难度变大的问题。在现有技术中，激光光源位置在引导表面的约束下，绕着引导表面轮廓的几何中心做摆动运动，而引导表面与滚动球体的接触形式为点接触，接触面积较小，应力较集中，在长时间多次使用下，会导致引导表面与球体接触的位置发生微小磨损，在引导表面上出现凹陷结构区，接触次数较多的区域往往凹陷的深度较深，接触次数较少的区域凹陷的深度较浅，现有技术虽设置多个球体与引导表面接触，但在加工误差与安装误差的影响下，各球体与引导表面会造成多个非等同且不规则的磨损区域。在调整过程中，当各球体滚过不同凹陷深度的区域时，会使光源的摆动位移量出现非线性变化，而位于固定端的光源的位移变化会使在光斑在自由端探针载体处的位移被放大多倍，由于探针尺寸宽度较小，仅为30-50微米，在调整过程中，可能出现激光光斑从探针悬臂一侧快速跳到另一侧的情况，而不能平稳地运动通过探针悬臂，需多次调节光源位置使光斑中心位于探针悬臂反射区中心。因而，使激光的调节难度增加，需要更多的时间来完成激光对准操作，降低了调节效率。
8、在探针更换系统中，现有技术系统仅能吸附安装探针载体，不能对探针悬臂的位置进行自动调整，带有探针的探针载体在磁场的作用下被吸附在扫描器安装座上后，安装座上的突起结构与探针载体上的凹槽结构相互配合，使探针载体被定位结构所约束而不能进行悬臂相对于激光光轴的位置调整，还需借助独立的光源位置调整系统。探针更换系统仍具有继续改进的空间。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种原子力显微镜探针安装装置，以实现在探针更换过程中，探针载体的磁吸附安装和通过调整探针载体使悬臂反射区与激光光轴对准。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种原子力显微镜探针安装装置，包括供给机构和扫描器；所述供给机构上放置有探针载体，所述供给机构上设有光电传感器；所述扫描器设于供给机构的上方，所述扫描器包括激光光源、扫描管和位置调整机构；所述激光光源对准所述扫描管的管腔；所述扫描管远离所述激光光源的端部设有扫描器安装座；所述位置调整机构设于扫描器的外壳上，所述位置调整机构包括可进行平移控制的调整压电管、以及流入电流可控的电磁线圈；所述调整压电管以可移动的方式套于所述扫描管外；所述电磁线圈用于调整流入电流，以磁吸所述探针载体于所述调整压电管上，或控制所述探针载体磁吸于所述扫描器安装座上。
3、在其中一个实施例中，所述扫描管为可控制平移和伸缩的压电陶瓷管。
4、在其中一个实施例中，所述扫描管包括相互连接的平移段和伸缩段，所述平移段围绕其周侧设有四组平移压电件，所述伸缩段围绕其周侧设有一圈伸缩压电件。
5、在其中一个实施例中，所述调整压电管邻近所述电磁线圈的一侧设有可被磁吸的引导件，所述引导件套于所述扫描管外。
6、在其中一个实施例中，所述位置调整机构还包括安装套筒，所述安装套筒套于所述扫描管外，所述安装套筒外套有所述电磁线圈、所述引导件、以及所述调整压电管，且所述安装套筒的端口设有限制所述引导件移动行程的翻边。
7、在其中一个实施例中，所述电磁线圈与所述引导件之间压缩有弹簧，所述弹簧的两端分别与所述电磁线圈、所述引导件连接固定。
8、在其中一个实施例中，所述调整压电管围绕其周侧设有四组平移调整压电件。
9、在其中一个实施例中，所述调整压电管远离所述电磁线圈的一端设有环状的定位销安装件，所述定位销安装件上设有多根定位销；所述探针载体上设有激光通孔、探针容纳槽和定位孔，所述探针容纳槽与所述激光通孔相邻布置，多个所述定位孔围绕所述激光通孔周侧布置，多个所述定位孔的设置位置与多根所述定位销的设置位置匹配。
10、在其中一个实施例中，所述定位销包括依次连接的支撑段、定位段和引导段；所述支撑段与所述定位销安装件连接，所述支撑段的径向尺寸大于所述定位段的径向尺寸；所述定位段的径向尺寸与所述定位孔的孔径一致；所述引导段的端部为圆台结构。
11、在其中一个实施例中，所述原子力显微镜探针安装装置还包括双向移动平台和升降机构；所述双向移动平台设于所述扫描器下方，所述双向移动平台设有所述供给机构，所述双向移动平台用于控制所述供给机构进行双向平移；所述升降机构与所述扫描器连接，所述升降机构用于控制所述扫描器进行升降移动。
12、本专利技术的有益效果如下：
13、由于所述位置调整机构包括可进行平移控制的调整压电管、以及流入电流可控的电磁线圈，所述电磁线圈用于调整流入电流，以磁吸所述探针载体于所述调整压电管上，所以当磁吸所述探针载体于所述调整压电管上后，则可利用调整压电管实现探针载体的平移控制，以此完成探针载体上的探针悬臂反射区与激光光轴对准。
14、即本专利技术使用新的更换方本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种原子力显微镜探针安装装置，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的原子力显微镜探针安装装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的原子力显微镜探针安装装置，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的原子力显微镜探针安装装置，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的原子力显微镜探针安装装置，其特征在于，
6.根据权利要求4所述的原子力显微镜探针安装装置，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的原子力显微镜探针安装装置，其特征在于，
8.根据权利要求1所述的原子力显微镜探针安装装置，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的原子力显微镜探针安装装置，其特征在于，
10.根据权利要求1所述的原子力显微镜探针安装装置，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种原子力显微镜探针安装装置，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的原子力显微镜探针安装装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的原子力显微镜探针安装装置，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的原子力显微镜探针安装装置，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的原子力显微镜探针安装装置，其特征在于，
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨杰，杨天国，谢梦龙，曹嘉伦，李蓉，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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