RU2401983C2 - Scanning probe microscope with controlled measurement medium - Google Patents
Scanning probe microscope with controlled measurement medium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2401983C2 RU2401983C2 RU2008103457/28A RU2008103457A RU2401983C2 RU 2401983 C2 RU2401983 C2 RU 2401983C2 RU 2008103457/28 A RU2008103457/28 A RU 2008103457/28A RU 2008103457 A RU2008103457 A RU 2008103457A RU 2401983 C2 RU2401983 C2 RU 2401983C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- platform
- probe
- module
- movable element
- sample holder
- Prior art date
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к зондовой микроскопии, а более конкретно к устройствам, обеспечивающим комплексные исследования сложных объектов при контроле и создании требуемой среды измерения.The invention relates to probe microscopy, and more particularly to devices that provide comprehensive studies of complex objects in the control and creation of the required measurement environment.
Известен сканирующий зондовый микроскоп, содержащий платформу, на которой установлен измерительный блок, включающий захват с зондом, оптически сопряженным с источником излучения и фотоприемником, блок предварительного сближения с приводом, передаточным механизмом и подвижным элементом, сопряженным с держателем образца с образцом, установленным на сканирующем модуле [1].A known probe probe microscope comprising a platform on which a measuring unit is mounted, including a grip with a probe optically coupled to a radiation source and a photodetector, a preliminary proximity unit with a drive, a transmission mechanism and a movable element coupled to a sample holder with a sample mounted on the scanning module [one].
Основной недостаток этого устройства заключается в невозможности проводить комплексные исследования в контролируемой газовой среде.The main disadvantage of this device is the inability to conduct comprehensive research in a controlled gas environment.
Это устройство выбрано в качестве прототипа предложенного решения.This device is selected as a prototype of the proposed solution.
Задачей изобретения является создание многофункционального прибора для комплексных измерений.The objective of the invention is the creation of a multifunctional device for complex measurements.
Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей сканирующего зондового микроскопа.The technical result of the invention is to expand the functionality of a scanning probe microscope.
Указанный технический результат достигается тем, что в сканирующий зондовый микроскоп с контролируемой средой измерения введены модульный блок откачки, сопряженный с платформой, герметичный кожух с, по меньшей мере, одним оптически прозрачным окном, имеющим возможность вакуумно-плотной установки на платформу и герметизации измерительного модуля, а также блок вакуумизации, установленный на платформе с возможностью подвижки и оптически сопряженный, по меньшей мере, посредством одного оптически-прозрачного окна с зондом, при этом платформа имеет замкнутую вакуумно-плотную полость, в которой расположены подвижный элемент с держателем образца, захват зонда снабжен пьезомодулем, а на платформе установлен ориентатор, сопряженный с герметичным кожухом.The specified technical result is achieved by the fact that a modular evacuation unit coupled to the platform, a sealed casing with at least one optically transparent window with the possibility of vacuum-tight installation on the platform and sealing of the measuring module are introduced into a scanning probe microscope with a controlled measurement medium, as well as an evacuation unit mounted on the platform with the possibility of movement and optically conjugated by at least one optically transparent window with a probe, while the frame has a closed vacuum-tight cavity in which a movable element with a sample holder is located, the probe capture is equipped with a piezoelectric module, and an orientator paired with a sealed casing is installed on the platform.
Существует вариант, в котором сканирующий модуль сопряжен с подвижным элементом посредством двухкоординатного позиционера и содержит держатель образца с образцом.There is an option in which the scanning module is coupled to the movable element by means of a two-coordinate positioner and comprises a sample holder with a sample.
Существует также вариант, в котором привод размещен вне замкнутой вакуумно-плотной полости и сопряжен с передаточным механизмом посредством уплотнения.There is also an option in which the drive is located outside a closed vacuum-tight cavity and is coupled to the transmission mechanism by means of a seal.
Возможен вариант, в котором устройство снабжено средствами напуска газа, состыкованными с герметичным кожухом и (или) замкнутой вакуумно-плотной полостью платформы.A variant is possible in which the device is equipped with gas inlet means docked with an airtight casing and (or) a closed vacuum-tight cavity of the platform.
Возможен также вариант, в котором сканирующий модуль сопряжен с измерительным модулем и содержит захват зонда с зондом.A variant is also possible in which the scanning module is interfaced with the measuring module and comprises a probe capture with the probe.
Существует вариант, где устройство снабжено жидкостной ячейкой или электрохимической ячейкой, установленной либо на подвижном элементе, либо на сканирующем модуле, при этом держатель образца размещен внутри жидкостной ячейки.There is an option where the device is equipped with a liquid cell or an electrochemical cell mounted either on a movable element or on a scanning module, while the sample holder is placed inside the liquid cell.
Существует также вариант, где вакуумно-плотная установка герметичного кожуха на платформе осуществлена посредством упругого уплотнения и без механического касания герметичного кожуха и платформы.There is also an option where the vacuum-tight installation of the sealed casing on the platform is carried out by means of an elastic seal and without mechanical contact of the sealed casing and the platform.
Кроме этого возможен вариант, в котором сканирующий модуль сопряжен с измерительным модулем и содержит захват зонда с зондом, и устройство снабжено магнитом, установленным на подвижном элементе и магнитно-сопряженным с держателем образца.In addition, a variant is possible in which the scanning module is paired with the measuring module and comprises a probe capture with a probe, and the device is equipped with a magnet mounted on a movable element and magnetically conjugated to the sample holder.
Кроме этого также возможен вариант, в котором сканирующий модуль сопряжен с измерительным модулем и содержит захват зонда с зондом, и ориентатор сопряжен с герметичным кожухом посредством демпфирующего элемента.In addition, a variant is also possible in which the scanning module is interfaced with the measuring module and comprises the capture of the probe with the probe, and the orientator is paired with the sealed casing by means of a damping element.
На фиг.1 изображена схема предложенного устройства.Figure 1 shows a diagram of the proposed device.
Сканирующий зондовый микроскоп с контролируемой средой измерения содержит платформу 1 с замкнутой вакуумно-плотной полостью 2, в которой на направляющих 3 установлен подвижный элемент 4. На нем закреплен двухкоординатный стол 5 со сканирующим модулем 6, на котором установлен держатель образца 7 с образцом 8.A scanning probe microscope with a controlled measuring medium contains a platform 1 with a closed vacuum-tight cavity 2, in which a movable element 4 is mounted on the guides 3. A two-coordinate table 5 is mounted on it with a scanning module 6, on which a sample holder 7 with sample 8 is mounted.
Подвижный элемент 4 зацепом 9 сопряжен через деталь кинематической развязки 10 с передаточным механизмом 11, который установлен в платформе 1 через уплотнение 12 и сопряжен с приводом 13.The movable element 4 with a hook 9 is connected through a part of the kinematic isolation 10 with a transmission mechanism 11, which is installed in the platform 1 through the seal 12 and is coupled to the drive 13.
На платформе 1 посредством регулируемых опор 14 установлен измерительный модуль 15 с захватом 16 с зондом 17 и пьезомодулем 18, а также лазером 19 и фотоприемником 20. Лазер 19 и фотоприемник 20 имеют котировочные подвижки (не показаны). Следует заметить, что модуль 15 может быть выполнен в виде туннельного модуля (не показано).On the platform 1, by means of adjustable supports 14, a measuring module 15 is installed with a grip 16 with a probe 17 and a piezoelectric module 18, as well as a laser 19 and a photodetector 20. The laser 19 and photodetector 20 have quotation movements (not shown). It should be noted that the module 15 can be made in the form of a tunnel module (not shown).
Модуль 15 может быть установлен посредством закрепленных на платформе 1 ловителей 21.Module 15 can be installed by means of catchers 21 fixed on the platform 1.
На платформе 1 установлен посредством упругого уплотнения 22 герметичный кожух 23 с, например, первым 24 и вторым 25 оптически-прозрачными окнами. Через окно 24 блок визуализации 26 оптически сопряжен с зондом 17 и соответственно с зоной измерения. Блок 26 имеет возможность установки на кронштейне 27 во второе положении напротив второго окна 25.On the platform 1 is installed by means of an elastic seal 22 a sealed casing 23 with, for example, the first 24 and second 25 optically transparent windows. Through the window 24, the imaging unit 26 is optically coupled to the probe 17 and, accordingly, to the measurement zone. Block 26 has the ability to install on the bracket 27 in a second position opposite the second window 25.
На платформе 1 закреплен ориентатор 28 с демпфирующим элементом 29, имеющим возможность сопряжения с герметичным кожухом 23.An orientator 28 is fixed on the platform 1 with a damping element 29, which can be interfaced with a sealed casing 23.
Эти элементы подробно не показаны. Они могут иметь форму дуг окружности, близкой к диаметру цилиндрического кожуха 23 и соприкасаются с ним с разных сторон. Могут быть также другие варианты. Элемент 29 может быть изготовлен из пористой резины.These items are not shown in detail. They can have the shape of arcs of a circle close to the diameter of the cylindrical casing 23 and come into contact with it from different sides. There may also be other options. Element 29 may be made of porous rubber.
Платформа 1 соединена с модульным блоком откачки, например, содержащим манометр 30, вентили 31, цеолитовый насос 32 и форвакуумный насос 33. Блок откачки выполнен таким образом, что он имеет возможность оперативного отсоединения и перекомпоновки насосов, а также подсоединения новых насосов, например турбомолекулярного.The platform 1 is connected to a modular pumping unit, for example, containing a pressure gauge 30, valves 31, a zeolite pump 32 and a foreline pump 33. The pumping unit is designed so that it can quickly disconnect and reconfigure the pumps, as well as connect new pumps, for example, a turbomolecular one.
Платформа 1, а также кожух 23 могут быть соединены со средствами напуска газа 34 и 35.The platform 1, as well as the casing 23 can be connected to the gas inlet means 34 and 35.
В состав устройства входит блок управления 36, подключенный к элементам 6, 7, 13, 15, 33, 34 и 35. С элементами сканирующего зондового микроскопа, описанного выше, можно подробно ознакомиться в [2, 3, 4, 5].The device includes a control unit 36 connected to the elements 6, 7, 13, 15, 33, 34 and 35. The elements of the scanning probe microscope described above can be found in detail in [2, 3, 4, 5].
Существуют возможные варианты микроскопа, в которых сканирующий элемент входит в состав модуля 15. Держатель образца 7 при этом распложен на координатном столе 5. Этот вариант не показан, его исполнение см. в [6].There are possible options for a microscope in which the scanning element is part of module 15. The sample holder 7 is located on the coordinate table 5. This option is not shown, for its implementation see [6].
Возможны также использования в устройстве электрохимических и жидкостных ячеек, расположенных либо на сканирующем модуле 6, либо на координатном столе 5. Этот вариант также не показан. См. подробно в [7, 8].It is also possible to use in the device electrochemical and liquid cells located either on the scanning module 6 or on the coordinate table 5. This option is also not shown. See in detail in [7, 8].
Существуют также варианты использования магнита (не показан) для магнитных измерений. Он может быть установлен на подвижном элементе 4, на координатном столе 5, на сканирующем модуле 6 либо на платформе 7. Обязательным условием установки магнита является сопряжение его магнитных линий с зоной измерения.There are also options for using a magnet (not shown) for magnetic measurements. It can be installed on a movable element 4, on a coordinate table 5, on a scanning module 6 or on a platform 7. A prerequisite for installing a magnet is to pair its magnetic lines with the measurement zone.
Сканирующий зондовый микроскоп с контролируемой средой измерения работает следующим образом.Scanning probe microscope with a controlled measurement environment operates as follows.
Устанавливают образец 8 на держатель 7 посредством, например, прижимных лапок (не показано). Над образцом 8 располагают измерительный модуль 15. Используя двухкоординатный стол 5, вводят образец 8 в нужную зону относительно зонда 17. Для этого можно использовать модуль визуализации 26, повернув его на поворотном кронштейне 27 и расположив над зоной измерения. Включают привод 13 и осуществляют предварительное сближение образца 8 с зондом 17. Этот процесс можно контролировать, разместив измерительный модуль напротив окна 25. После достижения расстояния между образцом и зондом порядка 1 мм устанавливают кожух 23 на уплотнение 22 и осуществляют откачку устройства.Set the sample 8 on the holder 7 by means of, for example, presser feet (not shown). A measuring module 15 is placed above the sample 8. Using a two-coordinate table 5, the sample 8 is introduced into the desired zone relative to the probe 17. For this, the visualization module 26 can be used by turning it on the swivel bracket 27 and positioning it above the measuring zone. The drive 13 is turned on and the preliminary approach of the sample 8 with the probe 17 is carried out. This process can be controlled by placing the measuring module opposite the window 25. After reaching a distance between the sample and the probe of the order of 1 mm, the casing 23 is mounted on the seal 22 and the device is evacuated.
По достижении требуемого давления осуществляют финишное сближение образца 8 с зондом 17 и производят сканирование измеряемой поверхности.Upon reaching the required pressure, the final approach of the sample 8 with the probe 17 is carried out and scanning of the measured surface is performed.
При необходимости напускают, например, инертный газ в зону измерения. Это может использоваться, например, при применении жидкостной или электрохимической ячейки.If necessary, for example, an inert gas is introduced into the measurement zone. This can be used, for example, when using a liquid or electrochemical cell.
Магнитные измерения могут проводиться как с образцами, закрепленными на держателе 7, так и в жидкостных ячейках. Подробно жидкостные, электрохимические и магнитные измерения см. в [7, 8, 9].Magnetic measurements can be carried out both with samples mounted on the holder 7, and in liquid cells. For detailed liquid, electrochemical, and magnetic measurements, see [7, 8, 9].
При необходимости перед измерением можно включать пьезомодуль 18 и сбивать ультразвуком частички грязи с острия зонда.If necessary, before measuring, you can turn on the piezoelectric module 18 and to knock down particles of dirt from the tip of the probe with ultrasound.
Введение в устройство модульного блока откачки, сопряженного с платформой, а также герметичного кожуха с, по меньшей мере, одним оптически прозрачным окном, имеющим возможность вакуумно-плотной установки на платформу и герметизации измерительного модуля, расширяет возможности исследования образцов.The introduction into the device of a modular pumping unit coupled to the platform, as well as an airtight casing with at least one optically transparent window, which has the possibility of vacuum-tight installation on the platform and sealing of the measuring module, expands the possibilities of sample research.
Установка блока визуализации на платформе с возможностью подвижки и оптическое сопряжение с зондом посредством нескольких оптически-прозрачных окон позволяет иметь доступ к зоне измерения как сверху, так и с боку, что расширяет возможности поиска объектов на образцах и подвода к ним.The installation of the visualization unit on the platform with the ability to move and optical pairing with the probe through several optically transparent windows allows you to access the measurement zone both from above and from the side, which expands the possibilities of searching for objects on the samples and approaching them.
Введение пьезомодуля на захват зонда расширяет возможности использования зонда.The introduction of the piezoelectric module to capture the probe expands the possibilities of using the probe.
Использование ориентатора, сопряженного с герметичным кожухом посредством демпфирующего элемента, уменьшает акустические воздействия на зону измерения и повышает его точность.The use of an orientator coupled with a sealed casing by means of a damping element reduces acoustic influences on the measurement zone and increases its accuracy.
Сопряжение сканирующего модуля с подвижным элементом посредством двухкоординатного позиционера позволяет использовать простой и надежный измерительный модуль для высокоточных измерений.Pairing the scanning module with the movable element by means of a two-coordinate positioner allows the use of a simple and reliable measuring module for high-precision measurements.
Размещение привода вне замкнутой вакуумно-плотной полости и сопряжение его с передаточным механизмом посредством уплотнения снижает пылегазовыделения в измеряемую зону и упрощает использование привода.Placing the drive outside a closed vacuum-tight cavity and pairing it with the transmission mechanism by means of a seal reduces dust and gas emissions in the measured zone and simplifies the use of the drive.
Снабжение герметичного кожуха и (или) замкнутой вакуумно-плотной плоскости платформы средствами напуска газа расширяет возможности устройства.The supply of a sealed casing and (or) a closed vacuum-tight plane of the platform means gas inlet expands the capabilities of the device.
Сопряжение сканирующего модуля с измерительным модулем позволяет исследовать образцы больших размеров и масс.Pairing the scanning module with the measuring module allows you to examine samples of large sizes and masses.
Снабжение устройства жидкостной ячейкой или электрохимической ячейкой, установленной либо на подвижном элементе, либо на сканирующем модуле, расширяет функциональные возможности устройства.The supply of the device with a liquid cell or an electrochemical cell mounted either on a movable element or on a scanning module expands the functionality of the device.
Использование магнита, установленного на подвижном элементе и магнитно-сопряженным с держателем образца, позволяет дополнительно проводить магнитные измерения.The use of a magnet mounted on a movable element and magnetically conjugated to the sample holder allows additional magnetic measurements.
Установка вакуумно-плотного герметичного кожуха на платформе посредством упорного уплотнения без механического касания кожуха и платформы уменьшает акустические воздействия на зону измерения и повышает его точность.The installation of a vacuum-tight sealed casing on the platform by means of a thrust seal without mechanical contact of the casing and the platform reduces the acoustic impact on the measurement zone and increases its accuracy.
Источники информацииInformation sources
1. Патент RU 2282902, 2006 г.1. Patent RU 2282902, 2006
2. Зондовая микроскопия для биологии и медицины. В.А.Быков и др., Сенсорные системы, т.12, №1, с.99-121, 1998 г.2. Probe microscopy for biology and medicine. V.A. Bykov et al., Sensory Systems, vol. 12, No. 1, pp. 99-121, 1998.
3. Сканирующая туннельная и атомносиловая микроскопия в электрохимии поверхности. Данилов А.И., Успехи химии, 64(8), 1995 г., с.818-833.3. Scanning tunneling and atomic force microscopy in surface electrochemistry. Danilov A.I., Advances in Chemistry, 64 (8), 1995, p. 818-833.
4. Патент RU 2199171, 2003 г.4. Patent RU 2199171, 2003.
5. Патент RU 2255321, 2003 г.5. Patent RU 2255321, 2003.
6. Патент RU 2227333, 2004 г.6. Patent RU 2227333, 2004
7. Патент RU 2248600, 2005 г.7. Patent RU 2248600, 2005.
8. Патент RU 2210731, 2003 г.8. Patent RU 2210731, 2003.
9. Патент RU 2276794, 2006 г.9. Patent RU 2276794, 2006
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008103457/28A RU2401983C2 (en) | 2008-02-04 | 2008-02-04 | Scanning probe microscope with controlled measurement medium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008103457/28A RU2401983C2 (en) | 2008-02-04 | 2008-02-04 | Scanning probe microscope with controlled measurement medium |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008103457A RU2008103457A (en) | 2009-08-10 |
| RU2401983C2 true RU2401983C2 (en) | 2010-10-20 |
Family
ID=41049023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008103457/28A RU2401983C2 (en) | 2008-02-04 | 2008-02-04 | Scanning probe microscope with controlled measurement medium |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2401983C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2747354C1 (en) * | 2019-04-03 | 2021-05-04 | Байосенс Вебстер (Изрэйл) Лтд. | Visualization of the trajectory of movement of the catheter |
-
2008
- 2008-02-04 RU RU2008103457/28A patent/RU2401983C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2747354C1 (en) * | 2019-04-03 | 2021-05-04 | Байосенс Вебстер (Изрэйл) Лтд. | Visualization of the trajectory of movement of the catheter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008103457A (en) | 2009-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2003435B1 (en) | Apparatus for detecting the tightness of lithium ion cells | |
| JPH10511184A (en) | Scanning probe microscope used in fluids | |
| KR100736059B1 (en) | Interface patch clamping | |
| JP6051014B2 (en) | Sample storage container, charged particle beam apparatus, and image acquisition method | |
| Tu et al. | Null Test of Newtonian Inverse-Square Law at Submillimeter Range<? format?> with a Dual-Modulation Torsion Pendulum | |
| KR20130118359A (en) | Charged particle beam apparatus | |
| CN105466778A (en) | Equipment suitable for multi-environment vacuum test | |
| US20160217971A1 (en) | Charged Particle Beam Device and Sample Holder for Charged Particle Beam Device | |
| WO2007105363A1 (en) | Culture observation equipment | |
| CN104101739A (en) | Magnetic tweezer device | |
| KR20160142229A (en) | Scanning probe microscope | |
| RU2401983C2 (en) | Scanning probe microscope with controlled measurement medium | |
| US9553010B2 (en) | Wafer gripper with non-contact support platform | |
| CN103630540A (en) | Adsorption-expansion deformation optical measuring instrument of coal rock gas | |
| JP4329423B2 (en) | Microscope equipment | |
| CN100578224C (en) | Micro fluid control chip for investigating cell surfact marker | |
| CN110108636B (en) | Cell adhesion force measuring method | |
| US8164756B2 (en) | System and method of fluid exposure and data acquisition | |
| CN105203554B (en) | A kind of multi-layer graphene stain vacuum checking device | |
| CN109916827A (en) | The sample prepared in a kind of pair of vacuum carries out electrochemistry IR reflection spectrum measurement method | |
| JP2014056783A5 (en) | ||
| CN208688975U (en) | A kind of ultrahigh vacuum infrared spectroscopy in-situ analysis system | |
| CN110108637A (en) | A kind of cell adherence force measuring device | |
| CN210198936U (en) | Cell adhesion measuring device | |
| CN205157375U (en) | Bubble roll angle tester |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150205 |