CN113640548B - 适用于生物型原子力显微镜的电化学探针夹持器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电化学探针夹持设备技术领域，公开了适用于生物型原子力显微镜的电化学探针夹持器，包括探针连接部、透光部及夹持器连接部，夹持器连接部固定设置于透光部底部用于将夹持器固定于显微镜上，探针连接部固定连接于透光部一侧，探针连接部包括两组相对设置的限位滑道，透光部上设置有透光孔道。本装置通过设置探针夹可将电化学扫描显微镜(SECM)特制探针安装在原子力显微镜(AFM)上，进而使得现有的市场上的原子力显微镜可以具有SECM功能。另外，通过在限位滑道的端部固定设置弧形挡块，可以利用水的张力将沿探针回流到弧形挡块上表面的水滴阻挡在弧形边缘而不会破裂继续下流，由此可保证由探针端部挤出的液体顺利呈水滴状下滴。

Description

适用于生物型原子力显微镜的电化学探针夹持器

技术领域

本发明涉及电化学探针夹持设备技术领域，具体涉及适用于生物型原子力显微镜的电化学探针夹持器。

背景技术

光学手段一直是研究生命科学的常用手段，但是由于衍射极限的存在分辨率一直受到限制。而原子力显微镜(AFM)以超高分辨率，以及可同时进行力学性质分析等优势，逐渐成为生命科学研究的重要手段。现有的Bioscope Resolve型号的生物型显微镜，由于其具有超大的纵向扫描范围和信噪比，故相较于其他原子力显微镜更适合对细胞进行测量。当在原子力显微镜的基础上，再结合电化学扫描显微镜(SECM)，则还可以在进行形貌成像的同时，观测细胞活动，例如胞吞胞吐等。

而随着研究的不断深入以进一步及扩大AFM在生命科学领域研究的使用，市场上对于在该型号仪器中加入SECM功能方面的需求不断增加。但是该款原子力显微镜并未搭载SECM功能，无法满足该方面的使用要求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供适用于生物型原子力显微镜的电化学探针夹持器，该装置可装夹固定在原子力显微镜上以提供对将 SECM特制探针的安装夹持，由此使得原子力显微镜中可具备SECM功能。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

适用于生物型原子力显微镜的电化学探针夹持器，其中，包括探针连接部、透光部及夹持器连接部，所述夹持器连接部固定设置于透光部底部用于将夹持器固定于显微镜上，所述探针连接部固定连接于透光部一侧，所述探针连接部包括两组相对设置的限位滑道，所述透光部上设置有透光孔道。

在本发明中，进一步的，所述夹持器连接部包括两组相对设置的锁紧滑块，所述锁紧滑块的截面形状为一直角三角形，所述锁紧滑块截面的面积逐渐增大。

在本发明中，进一步的，位于所述锁紧滑块远离透光部的一侧面上设置有多组凸台。

在本发明中，进一步的，所述探针连接部的底面上固定设置有一组弹性压紧件，所述弹性压紧件的弹性伸缩方向与限位滑道的滑行方向相垂直。

在本发明中，进一步的，两组所述限位滑道为直角形滑轨。

在本发明中，进一步的，所述透光部设置为圆台状透光部，所述透光孔道设置为阶梯圆孔。

在本发明中，进一步的，所述弹性压紧件设置为弹簧顶针。

在本发明中，进一步的，所述透光孔道上开设有避光槽。

在本发明中，进一步的，所述限位滑道的顶部固定连接有导轨，所述导轨包括一减重斜端。

在本发明中，进一步的，位于所述限位滑道的端部固定有弧形挡块，所述弧形挡块的圆弧面的外凸侧朝向透光孔道位置一侧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的装置通过设置探针夹可将电化学扫描显微镜(SECM)特制探针安装在原子力显微镜(AFM)上，进而使得现有的市场上的原子力显微镜可以具有 SECM功能，满足该方面的使用要求。

另外，通过在限位滑道的端部固定设置弧形挡块，一方面可以实现对装入的探针进行限位定位的作用，同时，弧形挡块的圆弧面还可以利用水的张力将沿探针回流到弧形挡块上表面的水滴阻挡在弧形边缘而不会破裂继续下流，由此可保证由探针端部挤出的液体顺利呈水滴状下滴。

附图说明

图1为本发明的分解结构示意图。

图2为本发明的总体结构示意图。

图3为本发明的侧视图。

图4为本发明与探针装夹后的使用状态示意图。

附图中：1、透光部；11、透光孔道；12、避光槽；2、夹持器连接部；21、锁紧滑块；22、凸台；3、探针连接部；31、限位滑道；32、减重斜端；33、弹簧顶针；34、弧形挡块；35、圆弧面；36、导轨；4、石英片；51、探针尖端。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请同时参见图1至图4，本发明一较佳实施方式提供适用于生物型原子力显微镜的电化学探针夹持器，包括探针连接部3、透光部1及夹持器连接部2，上述三部分一体连接设置，所述夹持器连接部2固定设置于透光部1底部用于将夹持器固定于显微镜上，所述探针连接部3固定连接于透光部1一侧，透光部1 的设置为圆台状结构，该形状结构有利于在水下环境中进行振动作业，同时在透光部1内部开设有圆台状的阶梯孔，由此可以进一步减小本发明的夹持器的质量。由公式

可知，其中共振频率f₀会随着物体质量m的增加而减小，随着物体刚度k的增加而增大，但在尤其诸如细胞类等具有粘弹性物体的扫描中，通常会将扫描频率降低至0.125kHz～1kHz区间进行扫描，故需要将探针夹的共振频率提高，而提高的方式是选取值大的材料以及尽可能地优化探针夹本身的质量m，使其质量在不影响实验的情况下变得最小。而在本发明中在透光部1内部开设有圆台状的阶梯孔以及将限位滑道31的顶部用于为探针***时提供导向的导轨36的一端设置为减重斜端32，均是为了优化减小探针夹本身质量而做的设计。

如图1及图2所示，所述探针连接部3包括两组相对设置的限位滑道31，两组所述限位滑道31为直角形滑轨，由此有两组相对设置的直角形滑轨以及探针连接部3的一表面可围合成一倒T字形卡锁空间，而该卡锁空间刚好用于穿入探针的滑块连接部，当探针完全穿入后其滑块连接部的端部会抵触在弧形挡块34的平面端面上以实现限位，此时探针的尖端恰好到达预定位置。为了进一步提高对探针的夹紧力，在探针连接部3的底面上还固定设置有一组弹性压紧件，弹性压紧件的弹性伸缩方向与限位滑道31的滑行方向相垂直。在本实施例中弹性压紧件选择弹簧顶针33，弹簧顶针33被固定安装在探针连接部3的底面的凹槽中，当有探针穿入探针连接部3中时，弹簧顶针33的活动端部抵触在探针的下表面，通过弹性力将探针固定在限位滑道31内。

如图1及图2所示，所述透光部1上设置有透光孔道11，该透光孔道11为阶梯孔，该结构形式可方便将石英片4安装在透光部1上，以便于检测试验的正常进行。另外，由于在本发明中显微镜的扫描激光的光路中，激光会在照射在探针悬臂以及反射至光电四象限这两段光路中，会经过探针夹，故由此为了保证光路的畅通性所以需要设置透光孔道11，其中透光部1内部开设有圆台状的阶梯孔也属于透光孔道11的一部分。而为了是所有的光线全部可由透光孔道 11内出射在透光孔道11上有激光经过的部位还开设有避光槽12。

如图3所示，另外需要考虑的是由于光路在设计时都会存在一些像差，故探针夹的高度决定了探针的位置，而探针处于不同的高度时会对SUM值大小产生影响从而影响数据的信噪比。将探针夹的总高度L设置在9.0mm±0.5mm 的范围内可使得信噪比增加，实验结果准确性更高。

如图2所示，所述夹持器连接部2包括两组相对设置的锁紧滑块21，所述锁紧滑块21的截面形状为一直角三角形，锁紧滑块21的截面的面积逐渐增大。位于所述锁紧滑块21远离透光部1的一侧面上设置有多组凸台22。将锁紧滑块 21设置为一段大一端小的楔形结构形式可在夹持器连接部2固定***到显微镜上时使得摩擦力逐渐增大，进而提高连接牢固度，同时设置凸台22也可增加另一方向的探针夹与显微镜之间的摩擦力，通过在两个相互垂直的方向上增加摩擦力来使探针夹与显微镜之间的连接更加牢固。

如图1及图4所示，位于所述限位滑道31的端部固定有弧形挡块34，所述弧形挡块34的圆弧面35的外凸侧朝向透光孔道11位置一侧。由于设置了弧形挡块34所以在探针尖端51向石英片4处注水时，在刚开始时由于探针的尖端为斜向上设置，所以初期被挤出的水流会顺着探针尖端51的下表面回流，最终会连接在探针和探针夹的间隙最小处，也即弧形挡块34上表面的圆弧边界处，而在该位置由于圆弧边界的存在再结合水的张力的作用，在此处水滴不再流动同时也不会破裂，由此后期再由探针尖端51挤出的水流便不再沿探针下表面进行回流而是更加容易在出口处形成水滴状液滴而自然下落在石英片4上。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (9)

1.适用于生物型原子力显微镜的电化学探针夹持器，其特征在于，包括探针连接部(3)、透光部(1)及夹持器连接部(2)，所述夹持器连接部(2)固定设置于透光部(1)底部用于将夹持器固定于显微镜上，所述探针连接部(3)固定连接于透光部(1)一侧，所述探针连接部(3)包括两组相对设置的限位滑道(31)，所述透光部(1)上设置有透光孔道(11)，所述夹持器连接部(2)包括两组相对设置的锁紧滑块(21)，所述锁紧滑块(21)的截面形状为一直角三角形，所述锁紧滑块(21)的截面面积逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的适用于生物型原子力显微镜的电化学探针夹持器，其特征在于，位于所述锁紧滑块(21)远离透光部(1)的一侧面上设置有多组凸台(22)。

3.根据权利要求1所述的适用于生物型原子力显微镜的电化学探针夹持器，其特征在于，所述探针连接部(3)的底面上固定设置有一组弹性压紧件，所述弹性压紧件的弹性伸缩方向与限位滑道(31)的滑行方向相垂直。

4.根据权利要求3所述的适用于生物型原子力显微镜的电化学探针夹持器，其特征在于，两组所述限位滑道(31)为直角形滑轨。

5.根据权利要求1所述的适用于生物型原子力显微镜的电化学探针夹持器，其特征在于，所述透光部(1)设置为圆台状透光部(1)，所述透光孔道(11)设置为阶梯圆孔。

6.根据权利要求3所述的适用于生物型原子力显微镜的电化学探针夹持器，其特征在于，所述弹性压紧件设置为弹簧顶针(33)。

7.根据权利要求6所述的适用于生物型原子力显微镜的电化学探针夹持器，其特征在于，所述透光孔道(11)上开设有避光槽(12)。

8.根据权利要求6所述的适用于生物型原子力显微镜的电化学探针夹持器，其特征在于，所述限位滑道(31)的顶部固定连接有导轨(36)，所述导轨(36)包括一减重斜端(32)。

9.根据权利要求6所述的适用于生物型原子力显微镜的电化学探针夹持器，其特征在于，位于所述限位滑道(31)的端部固定有弧形挡块(34)，所述弧形挡块(34)的圆弧面(35)的外凸侧朝向透光孔道(11)位置一侧。

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