一種掃描探針顯微鏡的探針與樣品趨近裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種掃描探針顯微鏡的探針與樣品趨近裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]掃描探針顯微鏡(SPM)是通過檢測待測樣品表面和一個微型力敏感元件(一般稱之為掃描探針)之間的極微弱的原子間相互作用力來研宄物質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)及性質(zhì)，將一對微弱力極端敏感的微懸臂一端固定，另一端的微小針尖接近樣品，這時微小針尖將與樣品相互作用，作用力將使得微懸臂發(fā)生形變或運動狀態(tài)發(fā)生變化；掃描樣品時，利用傳感器檢測這些變化，就可獲得作用力分布信息，而工作中通常是利用激光檢測法測得微懸臂對應(yīng)于掃描各點的位置變化，從而以納米級分辨率獲得表面結(jié)構(gòu)信息的。由此可知，要使得掃描探針和待測樣品之間產(chǎn)生原子間作用力，工作時，必須使掃描探針自動趨近到樣品表面，且兩者之間不能觸碰需維持一個恒定的距離，且這個距離的長度是納米級的，對掃描探針與樣品之間趨近的穩(wěn)定性要求很高。
[0003]當前所有的掃描探針顯微鏡探針與樣品的趨近方法都是:保持樣品的位置不變，采用伺服馬達或步進馬達驅(qū)動掃描探頭(裝有探針)接近樣品的趨近方式。
[0004]采用這種趨近方式，掃描探頭與樣品臺之間都是分離式的結(jié)構(gòu)，常用的有兩種結(jié)構(gòu)裝置:一種是掃描探頭與樣品臺之間通過三角支撐螺桿相連，在探針趨近樣品時，由于無法保證三角支撐螺桿的同步性，一般先控制其中兩個支撐架下降到一定位置，再控制第三個支撐架下降，使探針最終接近樣品；因此這種結(jié)構(gòu)裝置存在的缺點是由于探針趨近樣品時并不是垂直下降的，探針趨近后，樣品掃描區(qū)域會偏移，難以實現(xiàn)樣品掃描區(qū)域的精確定位；還有一種是掃描探頭與樣品臺之間通過懸臂梁結(jié)構(gòu)相連，兩者之間呈一個倒U形；在探針趨近樣品時，只需控制懸臂梁的下降使探針接近樣品即可；這種結(jié)構(gòu)裝置雖然能使探針垂直接近樣品，但由于探針與樣品之間結(jié)構(gòu)回路長，機械噪音增大，穩(wěn)定性也隨之降低。
[0005]基于以上所述，現(xiàn)有的掃描探針顯微鏡探針與樣品趨近方式存在著諸多的缺陷與限制，為解決這些問題，現(xiàn)在急需開發(fā)一種新型的掃描探針顯微鏡的探針與樣品趨近方法。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的是提供一種掃描探針顯微鏡的探針與樣品趨近裝置，以克服目前現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足。
[0007]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0008]一種掃描探針顯微鏡的探針與樣品趨近裝置，包括底座，所述底座上設(shè)有樣品臺，所述樣品臺上端均勻設(shè)有若干固定架，所述固定架上端設(shè)有掃描探頭，所述掃描探頭內(nèi)部設(shè)有與探針相匹配的探針架，所述樣品臺設(shè)置于所述探針架的前端，并且所述樣品臺內(nèi)部設(shè)有可進行三維移動的樣品移動裝置，所述樣品移動裝置內(nèi)設(shè)有掃描器，所述掃描器連接有位于所述樣品移動裝置內(nèi)部的Z向移動導(dǎo)軌，并且所述樣品移動裝置還設(shè)有相匹配的控制裝置。
[0009]進一步的，所述控制裝置包括控制樣品移動裝置進行水平移動的手動控制器以及控制樣品移動裝置在Z向移動導(dǎo)軌內(nèi)移動的微型伺服電機，所述微型伺服電機設(shè)置于所述Z向移動導(dǎo)軌的下端。
[0010]優(yōu)選的，所述固定架的數(shù)目為三個。
[0011 ] 優(yōu)選的，所述三個固定架呈三角形排布。
[0012]一種掃描探針顯微鏡的探針與樣品趨近方法，包括以下步驟:
[0013]將待檢測的探針固定在探針架上，然后保持探針的位置不變；
[0014]將待測的樣品放置在樣品臺上端的掃描器上，通過控制裝置控制樣品移動裝置在水平方向和Z向軌道內(nèi)進行移動，直到移動到與探針達到預(yù)計的位置處停止。
[0015]進一步的，所述控制裝置包括控制樣品移動裝置進行水平移動的手動控制器以及控制樣品移動裝置在Z向移動導(dǎo)軌內(nèi)移動的微型伺服電機，所述微型伺服電機設(shè)置于所述Z向移動導(dǎo)軌的下端。
[0016]優(yōu)選的，所述固定架的數(shù)目為三個。
[0017]優(yōu)選的，所述三個固定架呈三角形排布。
[0018]本實用新型的有益效果為:本裝置結(jié)構(gòu)簡單，容易操作，通過將掃描探頭與樣品臺的結(jié)構(gòu)集成一體，使得兩者之間結(jié)構(gòu)回路縮短，極大的降低了探針與樣品之間的機械噪音，提高了儀器的精度和抗干擾性；另外在樣品趨近時，樣品能夠完全垂直的接近探針，實現(xiàn)了對樣品掃描區(qū)域的精確定位，進而提高了測量的精確度，有效的提高了裝置的實用性，有利于市場的推廣與應(yīng)用。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1是根據(jù)本實用新型實施例所述的一種掃描探針顯微鏡的探針與樣品趨近裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖中:
[0022]1、掃描探頭；2、固定架；3、樣品臺；4、樣品移動裝置；5、掃描器；6、Z向移動導(dǎo)軌；7、微型伺服電機；8、探針架；9、底座。
【具體實施方式】
[0023]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0024]如圖1所示，根據(jù)本實用新型實施例的一種掃描探針顯微鏡的探針與樣品趨近裝置，包括底座9，所述底座9上設(shè)有樣品臺3，所述樣品臺3上端均勻設(shè)有若干固定架2，所述固定架2上端設(shè)有掃描探頭1，所述掃描探頭I內(nèi)部設(shè)有與探針相匹配的探針架8，所述樣品臺3設(shè)置于所述探針架8的前端，并且所述樣品臺3內(nèi)部設(shè)有可進行三維移動的樣品移動裝置4，所述樣品移動裝置4內(nèi)設(shè)有掃描器5，所述掃描器5連接有位于所述樣品移動裝置4內(nèi)部的Z向移動導(dǎo)軌6，并且所述樣品移動裝置4還設(shè)有相匹配的控制裝置；其中，所述樣品臺3與所述掃描探頭I的結(jié)構(gòu)