CN103852599A - 原子力显微镜低温观测系统 - Google Patents

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赖远明
任晓川
陈武
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Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute of CAS
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Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute of CAS
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Abstract

本发明公开了一种原子力显微镜低温观测系统，包括减震台、置于减震台上的底座、原子力显微镜专用冷台、原子力显微镜、原子力显微镜控制器和气密箱，所述原子力显微镜专用冷台固设在底座上，所述原子力显微镜和原子力显微镜控制器电连接，所述原子力显微镜专用冷台、原子力显微镜和原子力显微镜控制器被封闭在气密箱内。通过设置原子力显微镜专用冷台，对至于冷台上的样品进行冷却，从而达到了低温条件下，对样品微纳米级别的表面形态及物理化学性质进行观察的目的。

Description

原子力显微镜低温观测系统
技术领域
本发明涉及原子力显微镜技术应用领域，具体地，涉及一种原子力显微镜低温观测系统。
背景技术
原子力显微镜（Atomic Force Microscope）是继扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscope）之后发明的一种具有原子级高分辨的新型仪器，可以在大气和液体环境下对各种材料和样品进行纳米区域的物理性质包括形貌进行探测，或者直接进行纳米操纵；现已广泛应用于半导体、纳米功能材料、生物、化工、食品、医药研究和科研院所各种纳米相关学科的研究实验等领域中，成为纳米科学研究的基本工具。原子力显微镜与扫描隧道显微镜相比，由于能观测非导电样品，因此具有更为广泛的适用性。
现有原子力显微镜工作在室温或者更高的温度，没有针对低温样品的原子力显微镜观测系统。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种原子力显微镜低温观测系统，以实现在低温下，对样品微纳米级别的表面形态及物理化学性质进行观察的优点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种原子力显微镜低温观测系统，包括减震台、置于减震台上的底座、原子力显微镜专用冷台、原子力显微镜、原子力显微镜控制器和气密箱，所述原子力显微镜专用冷台固设在底座上，所述原子力显微镜和原子力显微镜控制器电连接，所述原子力显微镜专用冷台、原子力显微镜和原子力显微镜控制器被封闭在气密箱内。
进一步的，所述原子力显微镜专用冷台，包括底板、样品台、半导体制冷模块、温度传感器、温度控制器、循环水泵、冷却水模块，所述底板固设在上述底座上，所述底板中心处设置有样品台，所述半导体制冷模块和温度传感器分别与温度控制器电连接，所述循环水泵通过管道与冷却水模块相连。
进一步的，所述温度传感器包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述温度控制器包括第一温度控制器和第二温度控制器，所述半导体制冷模块包括第一半导体制冷模块和第二半导体制冷模块，所述第一温度传感器和第一半导体制冷模块电连接在第一温度控制器上，所述第二温度传感器和第二半导体制冷模块电连接在第二温度控制器上。
进一步的，所述底板背面镶嵌至少一个磁铁。
进一步的，所述循环水泵与冷却水模块相连的管道分为进水管道和出水管道，所述进水管道设置有加筋，该进水管道的长度大于10m。
进一步的，所述温度控制器内嵌有储存测量数据的储存模块。
本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明的技术方案，通过设置原子力显微镜专用冷台，对至于冷台上的样品进行冷却，从而达到了低温条件下，对样品微纳米级别的表面形态及物理化学性质进行观察的目的。底板背面镶嵌磁铁，可以和原子力显微镜铁质底座牢固连接，减少振动，且易于拆装。进水管道设置加筋，增加其刚度来消除其自身在空气中的振动；进水管道长度大于10m，由较长的管壁消除水流振动。采用半导体制冷模块，可以做到小体积，制冷效率高。采用两组半导体制冷模块及温度传感器，不仅可以实现均匀温度场，还可以实现梯度温度场。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例所述的原子力显微镜低温观测系统结构示意图；
图2为图1所示的原子力显微镜低温观测系统中原子力显微镜专用冷台的结构示意图；
图3为原子力显微镜专用冷台的底板的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种原子力显微镜低温观测系统，包括减震台15、置于减震台上的底座14、原子力显微镜专用冷台13、原子力显微镜12、原子力显微镜控制器和气密箱11，原子力显微镜专用冷台13固设在底座14上，原子力显微镜12和原子力显微镜控制器通过电缆连接，原子力显微镜专用冷台13、原子力显微镜12和原子力显微镜控制器被封闭在气密箱11内。
如图2所示，原子力显微镜专用冷台13，包括底板201、样品台202、半导体制冷模块、温度传感器、温度控制器、循环水泵206、冷却水模块207，冷却水模块207为两个，底板201固设在上述底座14上，底板201中心处设置有样品台202，半导体制冷模块和温度传感器分别与温度控制器通过电缆208连接，循环水泵206通过管道与冷却水模块207相连。温度传感器包括第一温度传感器204和第二温度传感器214，温度控制器包括第一温度控制器205和第二温度控制器215，半导体制冷模块包括第一半导体制冷模块203和第二半导体制冷模块213，第一温度传感器204和第一半导体制冷模块203通过电缆208连接在第一温度控制器205上，第二温度传感器214和第二半导体制冷模块213通过电缆208连接在第二温度控制器215上。底板201背面镶嵌一个磁铁301。也可以镶嵌一个以上的磁铁301，如图3所示为3个磁铁301。循环水泵206与冷却水模块207相连的管道分为进水管道209和出水管道210，进水管道209设置有加筋，该进水管道209的长度大于10m。温度控制器内嵌有储存测量数据的储存模块。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种原子力显微镜低温观测系统，其特征在于，包括减震台、置于减震台上的底座、原子力显微镜专用冷台、原子力显微镜、原子力显微镜控制器和气密箱，所述原子力显微镜专用冷台固设在底座上，所述原子力显微镜和原子力显微镜控制器电连接，所述原子力显微镜专用冷台、原子力显微镜和原子力显微镜控制器被封闭在气密箱内。
2.根据权利要求1所述的原子力显微镜低温观测系统，其特征在于，所述原子力显微镜专用冷台，包括底板、样品台、半导体制冷模块、温度传感器、温度控制器、循环水泵、冷却水模块，所述底板固设在上述底座上，所述底板中心处设置有样品台，所述半导体制冷模块和温度传感器分别与温度控制器电连接，所述循环水泵通过管道与冷却水模块相连。
3.根据权利要求2所述的原子力显微镜低温观测系统，其特征在于，所述温度传感器包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述温度控制器包括第一温度控制器和第二温度控制器，所述半导体制冷模块包括第一半导体制冷模块和第二半导体制冷模块，所述第一温度传感器和第一半导体制冷模块电连接在第一温度控制器上，所述第二温度传感器和第二半导体制冷模块电连接在第二温度控制器上。
4.根据权利要求2或3所述的原子力显微镜低温观测系统，其特征在于，所述底板背面镶嵌至少一个磁铁。
5.根据权利要求2或3所述的原子力显微镜低温观测系统，其特征在于，所述循环水泵与冷却水模块相连的管道分为进水管道和出水管道，所述进水管道设置有加筋，该进水管道的长度大于10m。
6.根据权利要求2或3所述的原子力显微镜低温观测系统，其特征在于，所述温度控制器内嵌有储存测量数据的储存模块。
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