CN107966590A - 一种用于原子力显微镜液相测试的防挥发装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于原子力显微镜液相测试的防挥发装置，所述的防挥发装置包括灯笼状防护层，所述灯笼状防护层本体为波纹折叠伸缩型的罩体，灯笼状防护层的上下两端分别设有上端封闭圈和下端封闭圈，灯笼状防护层的近顶端和近底端分别设有挂耳和挂圈，所述挂耳和挂圈可以相互扣合使灯笼状防护层保持收缩状态，挂耳和挂圈分开时，灯笼状防护层在重力作用下伸长在原子力显微镜探针座与液池之间形成密闭空间。本发明的装置在液相测试期间，可以有效抑制液池内液体的挥发，阻隔声波传递，实现测试过程零干扰，便于持续、精确跟踪样品表面形貌变化，极大提高液相测试结果的准确性。

Description

一种用于原子力显微镜液相测试的防挥发装置

技术领域

本发明涉及原子力显微镜液相测试辅助工具，具体涉及一种简便的用于原子力显微镜液相测试的防挥发装置。

背景技术

原子力显微镜的出现使得人们探索纳米尺度下的物质变得方便和快速，相对于扫描电子显微镜，原子力显微镜具有许多优点：首先，原子力显微镜可以提供真实的三维表面图，同时无需对样品进行特殊的处理，例如无需镀金来确保样品表面的导电性，从而避免对样品造成不可逆转的损坏；其次，原子力显微镜可以在大气条件甚至在液相环境下良好工作。正是由于原子力显微镜可以在液相条件下稳定的工作，因此其可以用来研究生物大分子、细胞，甚至生物组织。

但是，在利用原子力显微镜进行液相扫描的时候，由于液池的容积很小，加上仪器本身在不断地产生热量，导致液体在测试过程中大量挥发，液相始终处于不稳定状态，影响所成图像画面质量甚至最终导致无法成像，阻碍了原子力显微镜对液相样品的精细表征，尤其是长时间持续跟踪样品表面形貌变化的功能。原子力显微镜液池(CN 201034908Y)描述了一种方法来供给液体，但是其设备存在很多缺陷：例如，需要人为地加入液体；需要使用的大液池，十分浪费溶液；实验不能持续很长时间等。特别是测量过程中实时加入液体，会严重干扰原子力显微镜的精密扫描，导致测量结果准确度不高。

基于以上问题，在原子力显微镜液相测试中，急需一种不用通过实时加入液体，同时能够在整个测量过程中有效抑制液体挥发，使测试结果精准可靠的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简便的原子力显微镜液相测试的防挥发装置。

为了实现上述功能，本发明提供技术方案如下：

一种用于原子力显微镜液相测试的防挥发装置，其特征在于：所述的防挥发装置包括灯笼状防护层，所述灯笼状防护层为可上下伸缩的灯笼状罩体，灯笼状防护层的上端设有可与原子力显微镜探针座外圈相扣合的上端封闭圈，灯笼状防护层的下端设有可与液池外圈相扣合的下端封闭圈，灯笼状防护层的近顶端和近底端分别设有挂耳和挂圈，挂耳和挂圈可以相互扣合，两者相互扣合时笼状防护层保持收缩状态；两者相互分开时，灯笼状防护层在重力作用下伸长在原子力显微镜探针座与液池之间形成密闭空间。

作为改进，所述灯笼状防护层本体为波纹折叠伸缩型的罩体。

作为改进，所述灯笼状防护层本体采用轻质耐腐蚀的材料制成。

作为改进，所述轻质耐腐蚀材料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、再生纤维素和硅胶薄膜中的任一种或几种组合。

作为改进，所述灯笼状防护层本体横截面为圆形、三角形、方形和多边形灯笼状中的任一种。

作为改进，所述上端封闭圈和下端封闭圈采用耐腐蚀金属、耐腐蚀橡胶和耐腐蚀塑料中的任一种材料制成。

作为改进，所述上端封闭圈顶部设有与原子力显微镜探针座外圈相接触的密封圈，所述下端封闭圈底部设有与液池外圈相接触的密封圈，两个密封圈均采用氯丁橡胶、丁基橡胶、全氟橡胶、聚四氟乙烯橡胶、三元乙丙橡胶和氟硅橡胶中的任一种制成。

作为改进，所述上端封闭圈与原子力显微镜探针座外圈的扣合方式、下端封闭圈与液池外圈的扣合方式均为异性磁条相吸、夹具或凹槽扣合中的任意一种。

作为改进，所述挂耳离上端封闭圈的距离为1～3厘米。

作为改进，所述挂圈离下端封闭圈的距离为1～5厘米。

本发明的有益效果为：相对于现有技术，本装置实现了原子力显微镜测试过程中液体几乎零挥发，减小了诸如声波等其他因素造成的干扰，使测试过程中液体始终处于一个稳定的状态，大大提高了液相测试扫描结果的准确性，在原子力显微镜液相测试过程中起到至关重要的作用；且此装置小巧轻便，制作工艺简单，成本低，安装与拆卸也十分方便，市场潜力巨大。

附图说明

图1：是本发明整体结构正侧面示意图。

图2：是本发明整体结构剖面示意图。

图3：是本发明实施1中扣合方式a的正侧面示意图。

图4：是本发明实施1中扣合方式a的剖面示意图。

图5：是本发明实施2中扣合方式b的正侧面示意图。

图6：是本发明实施2中扣合方式b的横截面示意图。

图7：是本发明实施3中扣合方式c的正侧面示意图。

图8：是本发明实施3中扣合方式c的剖面示意图。

附图标记：1-灯笼状防护层，2-上端封闭圈，3-下端封闭圈，4-挂耳，5-挂圈，6-原子力显微镜探针座外圈，7-磁条圈，8-密封圈，9-圆形夹具，10-液池外圈。

具体实施方式

以下结合附图，简要介绍本发明结构并对其使用流程作具体说明：

一种用于原子力显微镜液相测试的防挥发装置，所述的防挥发装置包括灯笼状防护层1，所述灯笼状防护层1本体为波纹折叠伸缩型的罩体，灯笼状防护层1的上端设有可与原子力显微镜探针座外圈6相扣合的上端封闭圈2，灯笼状防护层1的下端设有可与液池外圈10相扣合的下端封闭圈3，灯笼状防护层1的近顶端和近底端分别设有挂耳4和挂圈5，挂耳4和挂圈5可以相互扣合，所述挂耳4为上部开放式挂耳4，所述挂圈5铰接在灯笼状防护层1的外侧面，不使用时，挂圈5上翻挂在挂耳4上，两者相互扣合使笼状防护层保持收缩状态；使用时将挂圈5下翻脱离挂耳4，两者相互分离，灯笼状防护层1在重力作用下伸长在原子力显微镜探针座与液池之间形成密闭空间，所述灯笼状防护层1为可上下伸缩的灯笼状罩体，所述上端封闭圈2顶部设有与原子力显微镜探针座外圈6相接触的密封圈8，所述下端封闭圈3底部设有与液池外圈10相接触的密封圈8。

作为一种优选，所述灯笼状防护层1本体采用轻质耐腐蚀的材料制成，所述轻质耐腐蚀材料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、再生纤维素和硅胶薄膜中的任一种或几种组合。

作为一种优选，所述灯笼状防护层1本体横截面为圆形、三角形、方形和多边形灯笼状中的任一种。

作为一种优选，所述上端封闭圈2和下端封闭圈3采用耐腐蚀金属、耐腐蚀橡胶和耐腐蚀塑料中的任一种材料制成。

作为一种优选，所述上端封闭圈2顶部设有与原子力显微镜探针座外圈6相接触的密封圈8，所述下端封闭圈3底部设有与液池外圈10相接触的密封圈8，两个密封圈8均采用氯丁橡胶、丁基橡胶、全氟橡胶、聚四氟乙烯橡胶、三元乙丙橡胶和氟硅橡胶中的任一种制成。

作为一种优选，所述上端封闭圈2与原子力显微镜探针座外圈6的扣合方式、下端封闭圈3与液池外圈10的扣合方式可为如下三种方式中的一种，三种方式为：

扣合方式a.异性磁条相吸：如图3和图4所示，将磁条包覆在上端封闭圈2顶端和下端封闭圈3底端截面上，再将密封圈8包覆在磁条外，在原子力显微镜探针座外圈6和液池外圈10截面上也包覆磁条，利用磁条正负极吸引力进行扣合；

扣合方式b.夹具：如图5和图6所示，将密封圈8贴于上端封闭圈2顶端和下端封闭圈3底端的内圈，分别将上端封闭圈2和下端封闭圈3包覆在原子力显微镜探针座外圈6和液池外圈10上，然后直接用圆形夹具9将灯笼状防护层1两端牢牢夹住即可；

扣合方式c.凹槽扣合：如图7和图8所示，将上端封闭圈2和下端封闭圈3设计为凹槽样式，同时将密封圈8紧贴于上端封闭圈2和下端封闭圈3的凹槽内部，利用密封圈8与原子力显微镜探针座外圈6和液池外圈10之间的挤压扣合。

作为一种优选，所述挂耳4离上端封闭圈2的距离为1～3厘米；所述挂圈5离下端封闭圈3的距离为1～5厘米。

实施例1：

参阅附图1，

选择灯笼状防护层1的外形为圆形灯笼状，材料为聚乙烯；选择上端封闭圈2的材料为耐腐蚀塑料；选择下端封闭圈3的材料为耐腐蚀塑料；选择挂耳4的材料为耐腐蚀金属；选择挂圈5的材料为耐腐蚀金属；选择密封圈8的材料为聚四氟乙烯橡胶，选择上端封闭圈2与原子力显微镜探针座外圈6的扣合方式、下端封闭圈3与液池外圈10的扣合方式为异性磁条相吸。

液池中的液体为丙酮。则用于该原子力显微镜液相测试的防挥发装置的使用流程如下：

将磁条包覆在灯笼状防护层1的上端封闭圈2顶端截面和灯笼状防护层1的下端封闭圈3底端的截面上，再将聚四氟乙烯橡胶制成的密封圈8包覆在磁条外，利用异性磁条间的吸引力使灯笼状防护层1的上端封闭圈2扣合在原子力显微镜探针座外圈6底端截面上(外圈底端截面包有同样周长大小的磁条)，将灯笼状防护层1底部耐腐蚀金属制成的挂圈5从灯笼状防护层1顶部耐腐蚀金属制成的挂耳4上缓缓放下，灯笼状防护层1在重力作用下缓缓下落，将液池(丙酮质量5克)完全包覆在灯笼状防护层1内，同样的，利用异性磁条间的吸引力使灯笼状防护层1底部的下端封闭圈3扣合于液池外圈10顶端截面(液池外圈10顶端截面包有同样周长大小的磁条和聚四氟乙烯橡胶制成的密封圈8)上，即在原子力显微镜探针座与液池之间形成密闭空间，然后可进行原子力显微镜测试。测试完毕后，将灯笼状防护层1缓缓升起，将耐腐蚀金属制成的挂圈5挂于耐腐蚀金属制成的挂耳4上，取出液池，称量丙酮此刻质量4.91克，远大于未加此装置时丙酮的剩余质量3.12克。

实施例2：

参阅附图1，其他与实施例1一样，区别在于：选择防护层的外形为圆形灯笼状，材料为聚丙烯；选择上端封闭圈2的材料为耐腐蚀橡胶；选择下端封闭圈3的材料为耐腐蚀的橡胶；选择挂耳4的材料为耐腐蚀金属；选择挂圈5的材料为耐腐蚀金属；选择密封圈8的材料为全氟橡胶，选择上端封闭圈2与原子力显微镜探针座外圈6的扣合方式、下端封闭圈3与液池外圈10的扣合方式为夹具。

液池中的液体为无水乙醇。则用于该原子力显微镜液相测试的防挥发的装置的使用流程如下：

将全氟橡胶制成的密封圈8贴于灯笼状防护层1的上端封闭圈2顶端和下端封闭圈3底端的内圈，随后将上端封闭圈2包覆于原子力显微镜探针座外圈6，然后用圆形夹具9直接夹住上端封闭圈2与原子力显微镜探针座外圈6的包覆处，将耐腐蚀金属制成的挂圈5从耐腐蚀金属制成的挂耳4上缓缓放下，灯笼状防护层1在重力作用下缓缓下落，将液池(无水乙醇质量5克)完全包覆在灯笼状防护层1内，同样的，将下端封闭圈3包覆在液池外圈10，用圆形夹具9直接夹住包覆处，即在原子力显微镜探针座与液池之间形成密闭空间，然后可进行原子力显微镜测试。测试完毕后，将灯笼状防护层1缓缓升起，将耐腐蚀金属制成的挂圈5挂于耐腐蚀金属制成的挂耳4上，取出液池，称量无水乙醇此刻质量为4.93克，远大于未加此装置时无水乙醇的剩余质量3.31克。

实施例3：

参阅附图1，选择灯笼状防护层1的外形为圆形灯笼状，材料为硅胶薄膜；选择上端封闭圈2的材料为耐腐蚀金属；选择下端封闭圈3的材料为耐腐蚀金属；选择挂耳4的材料为耐腐蚀金属；选择挂圈5的材料为耐腐蚀金属；选择密封圈8的材料为丁基橡胶，选择上端封闭圈2与原子力显微镜探针座外圈6的扣合方式、下端封闭圈3与液池外圈10的扣合方式为凹槽扣合。

液池中的液体为蒸馏水。则用于该原子力显微镜液相测试的防挥发的装置的使用流程如下：

将密封圈8紧贴于上端封闭圈2和下端封闭圈3的凹槽内部，利用密封圈8与原子力显微镜探针座外圈6之间的挤压，将灯笼状防护层1的上端封闭圈2扣合于原子力显微镜探针外圈6上，将耐腐蚀金属制成的挂圈5从耐腐蚀金属制成的挂耳4上缓缓放下，使液池(蒸馏水质量5克)完全包覆在灯笼状防护层1内，利用密封圈8与液池外圈10之间的挤压，将灯笼状防护层1的下端封闭圈3扣合于液池外圈10上，即在原子力显微镜探针座与液池之间形成密闭空间，然后可进行原子力显微镜测试。测试完毕后，将灯笼状防护层1缓缓升起，将耐腐蚀金属制成的挂圈5挂于耐腐蚀金属制成的挂耳4上，取出液池，称量蒸馏水此刻质量4.95克，远大于未加此装置时蒸馏水的剩余质量3.51克。

本发明未涉及部分与现有技术相同或采用现有技术加以实现。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于原子力显微镜液相测试的防挥发装置，其特征在于：所述的防挥发装置包括灯笼状防护层，所述灯笼状防护层为可上下伸缩的灯笼状罩体，灯笼状防护层的上端设有可与原子力显微镜探针座外圈相扣合的上端封闭圈，灯笼状防护层的下端设有可与液池外圈相扣合的下端封闭圈，灯笼状防护层的近顶端和近底端分别设有挂耳和挂圈，挂耳和挂圈可以相互扣合，两者相互扣合时笼状防护层保持收缩状态；两者相互分开时，灯笼状防护层在重力作用下伸长在原子力显微镜探针座与液池之间形成密闭空间。

2.如权利要求1所述的一种防挥发装置，其特征在于：所述灯笼状防护层本体为波纹折叠伸缩型的罩体。

3.如权利要求2所述的一种防挥发装置，其特征在于：所述灯笼状防护层本体采用轻质耐腐蚀的材料制成。

4.如权利要求3所述的一种防挥发装置，其特征在于：所述轻质耐腐蚀材料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、再生纤维素和硅胶薄膜中的任一种或几种组合。

5.如权利要求1或2所述的一种防挥发装置，其特征在于：所述灯笼状防护层本体横截面为圆形、三角形、方形和多边形灯笼状中的任一种。

6.如权利要求1或2所述的一种防挥发装置，其特征在于：所述上端封闭圈和下端封闭圈采用耐腐蚀金属、耐腐蚀橡胶和耐腐蚀塑料中的任一种材料制成。

7.如权利要求1或2所述的一种防挥发装置，其特征在于：所述上端封闭圈顶部设有与原子力显微镜探针座外圈相接触的密封圈，所述下端封闭圈底部设有与液池外圈相接触的密封圈，两个密封圈均采用氯丁橡胶、丁基橡胶、全氟橡胶、聚四氟乙烯橡胶、三元乙丙橡胶和氟硅橡胶中的任一种制成。

8.如权利要求1或2所述的一种防挥发装置，其特征在于：所述上端封闭圈与原子力显微镜探针座外圈的扣合方式、下端封闭圈与液池外圈的扣合方式均为异性磁条相吸、夹具或凹槽扣合中的任意一种。

9.如权利要求1或2所述的一种防挥发装置，其特征在于：所述挂耳离上端封闭圈的距离为1～3厘米。

10.如权利要求1或2所述的一种防挥发装置，其特征在于：所述挂圈离下端封闭圈的距离为1～5厘米。