CN104155479A - 模块式扫描探针显微镜用探针架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块式扫描探针显微镜用探针架，包括支架，在支架上有线路板和安装探针的夹持架，所述的线路板与支架之间为插槽式连接，所述的夹持架与支架之间为分体式并夹持架插入支架内，夹持架与支架形成镶嵌结构。本发明的模块式扫描探针显微镜用探针架具有操作简单、夹持效果好、探针定位精准、提高测试精度和测试效率、制作成本低的优点。

Description

模块式扫描探针显微镜用探针架

技术领域

本发明涉及扫描探针测试技术领域，特别涉及一种模块式扫描探针显微镜用探针架。

背景技术

扫描探针显微镜是一组用探针机械式地在样品表面扫描来获取样品信息的显微镜的统称，它包括了扫描隧道显微镜、原子力显微镜、磁力显微镜、摩擦力显微镜、扫描近场光学显微镜、静电力显微镜、磁共振力显微镜、扫描电容显微镜、扫描霍尔效应显微镜等。其中，扫描隧道显微镜和原子力显微镜的应用最普遍。扫描隧道显微镜是最早被发明的扫描探针显微镜，由IBM 公司的G.Binning和H.Rohrer于1982年发明，它利用了量子隧道效应，通过检测隧穿电流来获得样品表面的信息。由于扫描隧道显微镜只能检测导体或者半导体样品，因此接下来在1986年，IBM 公司的G.Bining又和斯坦福大学的C.F.Quate发明了原子力显微镜，弥补了这一不足，因为它通过检测探针针尖和样品表面原子之间的作用力来获得样品表面信息，所以对样品的导电性没有要求。之后各种扫描探针显微镜都陆续研制成功，人们可以在更大范围内对样品进行原子尺度上的观察、操纵和加工。

扫描探针显微镜具有原子级的高分辨率，可实时获得样品表面的三维形貌和表面特性，且对使用环境没有严格的要求，在大气中、真空中、溶液中，或者常温、高温、低温环境中均可工作，因此使用范围非常广泛，在材料、物理、化学、生物、医学、微电子等领域都有广泛应用。

现有的扫描探针显微镜，对应不同的使用模式，例如：原子力显微镜模式、扫描隧道显微镜模式等，有不同的探针架，在进行科研实验时，不易对电路结构和探针夹持方式作出改变；就适用于原子力显微镜等模式的探针架，其通过弹性片将探针压在金属块上工作，无精确定位和装夹结构，每次更换探针后，探针悬臂末端的激光光斑移位，需重新调整激光光路，使操作复杂化，且更换探针后，样品扫描区域会发生大范围的改变，不利于重复观测；更换探针时需手动掰起弹性片未固定端或者松开固定弹性片的螺钉，操作不便，且长期手动掰起弹性片，其端部受力不均，会导致弹性片不对称形变，影响探针夹持效果，进而影响测试质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种操作简单、夹持效果好、探针定位精准、提高测试精度和测试效率、制作成本低的模块式扫描探针显微镜用探针架，克服现有技术的不足。  

本发明的模块式扫描探针显微镜用探针架，包括支架，在支架上有线路板和安装探针的夹持架，所述的线路板与支架之间为插槽式连接，所述的夹持架与支架之间为分体式并夹持架插入支架内，夹持架与支架形成镶嵌结构。

本发明的模块式扫描探针显微镜用探针架，其中所述的夹持架上设有信号窗和手持框，在夹持架上设有斜向平面，在该斜向平面上固定压电片，在压电片上设有固定座，在夹持架的端头通过螺钉固定连接有弹性片，弹性片的端头压在所述的固定座上，探针通过弹性片和固定座夹持。

本发明的模块式扫描探针显微镜用探针架，其中所述的夹持架上通过转轴安装有顶靠弹性片的凸轮，所述的凸轮位于弹性片的下方，转轴上接有手柄。

本发明的模块式扫描探针显微镜用探针架，其中所述的固定座上设有安装探针的定位槽，该定位槽有定位槽底面、定位槽端面和定位槽侧面，定位槽端面和定位槽侧面相互垂直，定位槽端面和定位槽侧面同时垂直于定位槽底面，在靠近定位槽端面处固定座上设有装夹槽。

本发明的模块式扫描探针显微镜用探针架，其组成部分可根据扫描探针显微镜使用模式的不同任意进行组装更换，能在科研实验中方便地改变电路结构和探针夹持方式，作探索性的研究，操作简单，降低制作成本。本发明也提供了一种适用于原子力显微镜等模式的探针夹持架，能精确控制弹性片的开合及开启角度，保证探针夹持效果，进而保证测试质量；有探针定位结构能够精确定位探针，保证更换探针后激光光斑在探针悬臂末端的位置不变，简化激光光路调整过程，提高检测效率，使利于样品区域重复观测；简化探针装夹过程，易于探针定位。因此本发明的模块式扫描探针显微镜用探针架具有操作简单、夹持效果好、探针定位精准、提高测试精度和测试效率、制作成本低的优点。

附图说明

图1是本发明具体实施方式1的结构示意图；

图2是图1所示的A-A剖视示意图；

图3是本发明具体实施方式1的立体结构示意图；

图4是图2所示的固定座的立体结构示意图；

图5是利用镊子夹持探针并向固定座前端处放置探针的结构示意图；

图6是本发明具体实施方式2的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1、2、3所示：1支架，在支架1的一端有线路板2，线路板2与支架1之间为插槽式连接结构，即在支架1上加工有与线路板2相吻合的插槽，线路板2自支架1的侧面插入即可。

在支架1上设有安装探针10的夹持架3，夹持架3与支架1之间为插槽式连接，即夹持架3与支架1之间为分体式并夹持架3插入支架1内，夹持架3与支架1形成镶嵌结构。支架1上有镂空，在夹持架3上设有用于传递激光等信号的信号窗口11和方便安装和拆卸的手持框12，信号窗口11和手持框12刚好位于前述的镂空位置处。

在夹持架3上设有斜向平面，在该斜向平面上固定粘接有压电片9，在压电片9上粘接有固定座8。在夹持架3的端头通过两颗螺钉4固定连接有弹性片7，弹性片7的端头压在固定座8上，探针10通过弹性片7和固定座8夹持。

夹持架3上通过转轴5安装有顶靠弹性片7的凸轮6，凸轮6位于弹性片7的下方，转轴5上接有手柄14。拨动手柄14，转轴5随之转动，带动凸轮6转动，凸轮6顶靠弹性片7，使弹性片7抬起或压向固定座8。

如图4、5所示：固定座8上设有安装探针10的定位槽，该定位槽有定位槽底面18、定位槽端面16和定位槽侧面17，定位槽端面16和定位槽侧面17相互垂直，定位槽端面16和定位槽侧面17同时垂直于定位槽底面18，在靠近定位槽端面16处固定座8上设有装夹槽15。安装探针10时，首先通过拨动手柄14，转动凸轮6，使凸轮6顶起弹性片7，然后用镊子19夹持探针10，将探针10送入定位槽内，使探针10的后端面20、侧面21分别紧靠定位槽端面16、定位槽侧面17，送入过程中镊子19的下部刚好插入装夹槽15内，方便送入，探针10就位后，反向拨动手柄14，使凸轮6转动将弹性片7放下，弹性片7与固定座8夹持固定了探针10。

上述本发明的模块式扫描探针显微镜用探针架，适用于原子力显微镜、摩擦力显微镜、磁力显微镜和静电力显微镜。

实施例2

如图6所示：1支架，在支架1的一端有线路板2，线路板2与支架1之间为插槽式连接结构，即在支架1上加工有与线路板2相吻合的插槽，线路板2自支架1的侧面插入即可。在支架1上设有安装探针10的夹持架3，夹持架3与支架1之间为插槽式连接，即夹持架3与支架1之间为分体式并夹持架3插入支架3内，夹持架3与支架1形成镶嵌结构。在夹持架3上设有方便安装和拆卸的手持框12。在夹持架3上加工有探针安装孔23。本发明的模块式扫描探针显微镜用探针架，适用于扫描隧道显微镜。

本发明的模块式扫描探针显微镜用探针架具有操作简单、夹持效果好、探针定位精准、提高测试精度和测试效率、制作成本低的优点。

Claims (4)

1.一种模块式扫描探针显微镜用探针架，包括支架（1），在支架（1）上有线路板（2）和安装探针（10）的夹持架（3），其特征在于：所述的线路板（2）与支架（1）之间为插槽式连接，所述的夹持架（3）与支架（1）之间为分体式并夹持架（3）插入支架（1）内，夹持架（3）与支架（1）形成镶嵌结构。

2.根据权利要求1所述的模块式扫描探针显微镜用探针架，其特征在于：所述的夹持架（3）上设有信号窗（11）和手持框（12），在夹持架（3）上设有斜向平面，在该斜向平面上固定压电片（9），在压电片（9）上设有固定座（8），在夹持架（3）的端头通过螺钉（4）固定连接有弹性片（7），弹性片（7）的端头压在所述的固定座（8）上，探针（10）通过弹性片（7）和固定座（8）夹持。

3.根据权利要求2所述的模块式扫描探针显微镜用探针架，其特征在于：所述的夹持架（3）上通过转轴（5）安装有顶靠弹性片（7）的凸轮（6），所述的凸轮（6）位于弹性片（7）的下方，转轴（5）上接有手柄（14）。

4.根据权利要求3所述的模块式扫描探针显微镜用探针架，其特征在于：所述的固定座（8）上设有安装探针（10）的定位槽，该定位槽有定位槽底面（18）、定位槽端面（16）和定位槽侧面（17），定位槽端面（16）和定位槽侧面（17）相互垂直，定位槽端面（16）和定位槽侧面（17）同时垂直于定位槽底面（18），在靠近定位槽端面（16）处固定座（8）上设有装夹槽（15）。