CN201488932U - 一种多模式原子力显微镜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种多模式原子力显微镜，包括AFM主机、电子控制***和计算机***，所述AFM主机通过电子控制***连接计算机***，所述AFM主机包括AFM探针头部和AFM基座，其中AFM探针头部一侧中下部靠近边缘处设有探针模块，AFM探针头部正下方设有AFM基座，AFM基座包括上基座和下基座，上基座与下基座通过三个圆柱形部件相连，所述上基座中部设有扫描器，扫描器下方对称设有精密二维调节装置，扫描器两侧对称设有粗调驱动装置，所述粗调驱动装置穿过所述上基座。本实用新型的有益效果为：操作容易，为目前研究纳米科技及材料分析的最重要工具之一；功能超过以往显微镜技术。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种多模式原子力显微镜。
背景技术
1982年瑞士苏黎士实验室的Gerd Binning和Heinrich Rohrer研制出世界上第一台扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope，简称STM)，STM使人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物化性质，在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究中有着重大的意义和广泛的应用前景，被国际科学界公认为八十年代世界十大科技成就之一，为表彰STM的发明者们对科学研究的杰出贡献，1986年宾尼和罗雷尔被授予诺贝尔物理学奖。扫描隧道显微镜的工作原理是基于量子力学中的隧道效应，而AFM的基本原理与STM类似，在AFM中，对力敏感的易弯曲的悬臂上的尖端对样品表面作光栅式扫描，尖端与样品表面的相互作用力使得悬臂产生微小的弯曲，检测这种弯曲的信号并用作反馈，通过保持力的恒定，可以获得恒定力状态下的样品表面的形貌图像。
所谓原子力显微镜就是利用原子间的作用力来达到观察目的的显微镜。原子力显微镜的发明，开拓了人类全新的研究领域，AFM既可用于导电样品，也可以用于非导电样品，因而相对于STM来说极大地扩展了应用范围，特别是应用于生物样品，可以进行活性的动态研究，几乎无需进行样品制备。由它衍生出来的各种显微镜，使人们可以直观地观测到纳米级别甚至原子级别的物质结构，从而促进了人类在纳米科技的全面发展。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种多模式原子力显微镜，使人们可以直观地观测到纳米级别甚至原子级别的物质结构，几乎无需进行样品制备，可以进行活性的动态研究。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：
一种多模式原子力显微镜，包括AFM主机、电子控制***和计算机***，所述AFM主机通过电子控制***连接计算机***，所述AFM主机包括AFM探针头部和AFM基座，其中AFM探针头部一侧中下部靠近边缘处设有探针模块，AFM探针头部正下方设有AFM基座，AFM基座包括上基座和下基座，上基座与下基座通过三个圆柱形部件相连，所述上基座中部设有扫描器，扫描器下方对称设有精密二维调节装置，扫描器两侧对称设有粗调驱动装置，所述粗调驱动装置穿过所述上基座。
本实用新型的有益效果为：采用模块化的设计方式，根据不同需要更换不同探针模块，具有原子与纳米级的分析能力，其操作容易且简便，可以在大气、真空、液相等条件下进行对象分析，为目前研究纳米科技及材料分析的最重要工具之一。它是利用探针和样品间原子作用力的关系，得知样品表面的几何形状，样品可为导体或非导体，可进行样品的电性、磁性、纳米微加工及生物活性分子性质分析等，其应用已非局限于纳米尺度表面形貌的测量，更广为应用于探索纳米尺度下微观的物性(光、力、电、磁)量测，功能已经远远超过以往显微镜技术，是新世代科学中一种不可缺少之重要分析仪器。
附图说明
图1是本实用新型所述的一种多模式原子力显微镜的结构示意图。
图中：
1、AFM主机；11、AFM探针头部；12、AFM基座；13、探针模块；14、上基座；15、下基座；16、扫描器；17、精密二维调节装置；18、粗调驱进装置；2、电子控制***；3、计算机***。
具体实施方式
如图1所示，一种多模式原子力显微镜，包括AFM主机1、电子控制***2和计算机***3，所述AFM主机1通过电子控制***2连接计算机***3，所述AFM主机1包括AFM探针头部11和AFM基座12，其中AFM探针头部11一侧中下部靠近边缘处设有探针模块13，AFM探针头部11正下方设有AFM基座12，AFM基座12包括上基座14和下基座15，上基座14与下基座15通过三个圆柱形部件相连，所述上基座14中部设有扫描器16，扫描器16下方对称设有精密二维调节装置17，扫描器16两侧对称设有粗调驱动装置18，所述粗调驱动装置18穿过所述上基座14，所述电子控制***2包括实现扫描器16的各种预设功能及维持扫描状态的反馈控制***，所述计算机***3包括对计算机的人机交互的软件的操作、指令由电子学控制***使探针头部***实现其功能、完成实时过程的处理、数据的获取以及数据的分析处理输出。
本实用新型实施例所述的一种多模式原子力显微镜的基本原理为：将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定，另一端有一微小的针尖，针尖与样品表面轻轻接触，由于针尖尖端原子与样品表面原子间存在极微弱的排斥力，通过在扫描时控制这种力的恒定，带有针尖的微悬臂将对应于针尖与样品表面原子间作用力的等位面而在垂直于样品的表面方向起伏运动。利用光学检测法或隧道电流检测法，可测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化，从而可以获得样品表面形貌的信息。原子力显微镜(AFM)有两种模式：接触式和非接触式，分别基于排斥作用和吸引作用。本使用新型采用模块化的设计方式，除了以上两种模式外，可增加STM探针模块、液体池模块及磁力模块等。
运行时，所述AFM主机1通过计算机***3对其进行控制，按照计算机***3上扫描操作软件的要求，输出不同电压控制扫描器16，从而带动样品移动扫描，针尖与样品间会产生作用力，经过AFM探针头部11内的信号检测装置进入电子控制***2，电子控制***2将信号转化为图像并发送到计算机***3。
Claims (1)
1.一种多模式原子力显微镜，包括AFM主机(1)、电子控制***(2)和计算机***(3)，所述AFM主机(1)通过电子控制***(2)连接计算机***(3)，其特征在于：所述AFM主机(1)包括AFM探针头部(11)和AFM基座(12)，其中AFM探针头部(11)一侧中下部靠近边缘处设有探针模块(13)，AFM探针头部(11)正下方设有AFM基座(12)，AFM基座(12)包括上基座(14)和下基座(15)，上基座(14)与下基座(15)通过三个圆柱形部件相连，所述上基座(14)中部设有扫描器(16)，扫描器(16)下方对称设有精密二维调节装置(17)，扫描器(16)两侧对称设有粗调驱动装置(18)，所述粗调驱动装置(18)穿过所述上基座(14)。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105510637A (zh) * | 2014-09-24 | 2016-04-20 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 基于扫描探针显微镜的微/纳米热电原位探测装置及探测方法 |
| TWI634331B (zh) * | 2014-06-25 | 2018-09-01 | 美商Ｄｃｇ系統公司 | 電子裝置的奈米探測系統及其奈米探針 |
| CN112540194A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-03-23 | 南京信息工程大学 | 一种模块化快拆组合式扫描探针显微镜 |
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2009
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