CN108490222A - 原子力显微镜扫描器及原子力显微镜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种原子力显微镜扫描器，包括扫描器本体、至少一个弹性件、对应每一个所述弹性件设置的调节件以及旋转压紧件，所述扫描器本体中设有卡槽，所述卡槽中设有扫描探针，所述调节件设于所述扫描器本体上，每一所述弹性件套设于一个所述调节件上，每个所述弹性件包括第一移动端以及与所述第一移动端相对的第二移动端，所述第一移动端与所述调节件连接，所述第二移动端与所述旋转压紧件连接，所述调节件旋转带动所述弹性件压缩并旋转，以使所述第二移动端带动所述旋转压紧件旋转后压紧所述扫描探针。本发明解决了扫描探针在更换过程中容易损失的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及显微镜技术领域，特别涉及一种原子力显微镜扫描器及原子力显微镜。
背景技术
原子力显微镜通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。主要实现方式是使用微悬臂来感测针尖与样品之间的范德华作用力，范德华作用力会使微悬臂摆动，再利用激光将光照射在微悬臂的末端，当摆动形成时，会使反射光的位置改变而造成偏移量，此时激光检测器会记录此偏移量，也会把此时的信号给反馈系统，以利于系统做适当的调整，最后再将样品的表面特性以影像的方式给呈现出来，从而以纳米级分辨率获得表面形貌结构信息及表面粗糙度信息。
在原子力显微镜系统中，扫描探针是原子力显微镜使用中更换频率很高的耗材。而由于探针本身很薄很小，而且又很精密昂贵，在扫描探针更换的过程中，往往会因为操作者的经验不够，或者手抖动，而掉落在地上，造成不必要的探针损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种原子力显微镜扫描器及原子力显微镜，以解决扫描探针在更换过程中容易损失的技术问题。
本发明提供一种原子力显微镜扫描器，包括扫描器本体、至少一个弹性件、对应每一个所述弹性件设置的调节件以及旋转压紧件，所述扫描器本体中设有卡槽，所述卡槽中设有扫描探针，所述调节件设于所述扫描器本体上，每一所述弹性件套设于一个所述调节件上，每个所述弹性件包括第一移动端以及与所述第一移动端相对的第二移动端，所述第一移动端与所述调节件连接，所述第二移动端与所述旋转压紧件连接，所述调节件旋转带动所述弹性件压缩并旋转，以使所述第二移动端带动所述旋转压紧件旋转后压紧所述扫描探针。
其中，所述弹性件与所述调节件均为两个，两个所述调节件以及两个所述弹性件均分别设于所述卡槽轴向的两侧。
其中，所述原子力显微镜扫描器还包括反射镜，所述反射镜可沿着所述卡槽的延伸方向移动，且所述反射镜用于反射所述扫描探针针尖的反射光。
其中，所述卡槽的底面为粗糙面。
其中，所述卡槽的底面尺寸与所述扫描探针的底面尺寸相等。
其中，所述卡槽的开口尺寸大于所述卡槽的底面尺寸。
其中，所述调节件包括头部以及与所述头部连接的杆部，所述扫描器本体设有通孔，所述通孔的内周缘攻有内螺纹，所述杆部的外周面设有与所述内螺纹连接的外螺纹。
其中，所述旋转压紧件的材料为柔性材料。
其中，所述弹性件包括折叠弹簧。
本发明提供一种原子力显微镜，包括上述的原子力显微镜扫描器。
综上所述，本发明的所述卡槽中设有扫描探针实现了将所述扫描探针预定位于所述卡槽中，进而避免了由于操作者的经验不够，或者手抖动，而容易将所述扫描探针掉落在地上，避免了不必要的所述扫描探针的损失；所述旋转压紧件旋转后压紧所述扫描探针实现了将所述扫描探针固定于所述卡槽中，且所述旋转压紧件对所述扫描探针的旋转压紧实现了避免弹簧对所述扫描探针的直接压紧，进而避免了由于所述弹簧的弹力容易将所述扫描探针弹走，进而避免了不必要的所述扫描探针的损失。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明原子力显微镜扫描器的结构示意图。
图2是图1中扫描器本体的结构示意图。
图3是图1中调节件、弹性件以及旋转压紧件的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图3，本发明提供一种原子力显微镜扫描器，包括扫描器本体10、至少一个弹性件20、对应每一个所述弹性件20设置的调节件30以及旋转压紧件40。所述扫描器本体10中设有卡槽101，所述卡槽101中设有扫描探针。所述调节件30设于所述扫描器本体10上，每一所述弹性件20套设于一个所述调节件30上，每个所述弹性件20包括第一移动端203以及与所述第一移动端203相对的第二移动端204，所述第一移动端203与所述调节件30连接，所述第二移动端204与所述旋转压紧件40连接，所述调节件30旋转带动所述弹性件20压缩并旋转，以使所述第二移动端204带动所述旋转压紧件40旋转后压紧所述扫描探针50。本发明扫描器本体10的所述卡槽101中设有扫描探针50实现了将所述扫描探针50预定位于所述卡槽101中，进而避免了由于操作者的经验不够，或者手抖动，而容易将所述扫描探针50掉落在地上，避免了不必要的所述扫描探针50的损失；通过所述旋转压紧件40旋转并压紧所述扫描探针50实现了将所述扫描探针50固定于所述卡槽101中，且所述旋转压紧件40对所述扫描探针50的旋转压紧实现了避免弹簧对所述扫描探针50的直接压紧，进而避免了由于所述弹簧的弹力容易将所述扫描探针50弹走，进而避免了不必要的所述扫描探针50的损失。故本发明的所述原子力显微镜扫描器使得操作者可以快速、无误、便捷地更换所述扫描探针50，避免了不必要的所述扫描探针50的损失。在本发明中，所述弹性件20为弹簧。
优选地，所述旋转压紧件40的材料为柔性材料。具体为，在所述旋转压紧件40朝着所述扫描探针50旋转并压紧所述扫描探针50的过程中，柔性的所述旋转压紧件40可起到对所述扫描探针50的缓冲作用，进而减缓了所述旋转压紧件40对所述扫描探针50的作用力，提高了所述扫描探针50的使用寿命。
请参阅图3，所述调节件30包括头部303以及与所述头部303连接的杆部304，所述扫描器本体10设有通孔(图中未示出)，所述通孔的内周缘攻有内螺纹，所述杆部304的外周面设有与所述内螺纹连接的外螺纹。具体为，所述弹性件20的所述第一移动端203与所述杆部304靠近所述头部303的一端连接。所述调节件30的所述杆部304远离所述头部303的一端攻有外螺纹，在所述杆部304旋进所述通孔的过程中，所述内螺纹与所述外螺纹相互螺接以实现所述调节件30装于所述描器本体10上。所述内螺纹与所述外螺纹的相互螺接进一步实现了所述杆部304可顺利插入通孔内，进而所述旋转压紧件40压紧所述扫描探针50；所述内螺纹与所述外螺纹的相互螺接亦实现了所述杆部304可从所述通孔中旋出，进而所述旋转压紧件40松弛所述扫描探针50，进而可方便更换所述扫描探针50。
所述卡槽101的底面为粗糙面。具体为，所述卡槽101用于与所述扫描探针50接触的表面为所述卡槽101的底面，粗糙的所述卡槽101的底面实现了增大了所述扫描探针50与所述卡槽101的底面的摩擦力，进而在所述扫描探针50预定位于所述卡槽101中时，减小了所述扫描探针50在所述卡槽101中滑动的概率，进一步避免了由于操作者的经验不够，或者手抖动，而容易将所述扫描探针50掉落在地上，避免了不必要的所述扫描探针50的损失。
所述卡槽101的底面尺寸与所述扫描探针50的底面尺寸相等。具体为，所述扫描探针50的尺寸固定，当所述扫描探针50容置于所述卡槽101中时，由于所述卡槽101的底面尺寸与所述扫描探针50的底面尺寸相等，所述扫描探针50可卡紧于所述卡槽101中，且所述扫描探针50在所述卡槽101中的位置固定，避免了传统的探针的固定位置在其自身的1/3-1/2处，进而避免了不唯一的固定方式所导致的调节激光位置和探测器的参数时间延长，增加实验时长。故本发明提升了原子力显微镜参数调节的效率，提升了测试时效。
所述卡槽101的开口尺寸大于所述卡槽101的底面尺寸。具体为，在所述扫描探针50装于所述卡槽101中时，由于所述卡槽101的开口尺寸大于所述卡槽101的底面尺寸，进而所述扫描探针50可以较容易地装入所述卡槽101中，且避免了所述扫描探针50与所述卡槽101内壁的碰撞，提高了所述扫描探针50的使用寿命。
所述原子力显微镜扫描器还包括反射镜60，所述反射镜60可沿着所述卡槽101的延伸方向移动，且所述反射镜60用于反射所述扫描探针50针尖的反射光。具体为，所述反射镜60通过一承载体70承载，所述承载体70通过固定件固定于基台上，所述扫描探针50的针尖将照射到所述针尖的光线反射，所述反射镜60将所述针尖的反射光反射，即所述反射镜60实现了放大所述针尖的光线的作用。在正常工作状态时，所述承载体70位于第一位置，如图1中实线所示，当所述扫描探针50需更换时，借助外力将所述固定件松弛，并将承载有所述反射镜60的所述承载体70沿着所述卡槽101的轴线向远离所述扫描探针50的方向运动到第二位置，如图1中虚线所示，当所述扫描探针50更换完成时，将承载有所述反射镜60的所述承载体70沿着所述卡槽101的轴线向靠近所述扫描探针50的方向运动，并复原到所述第一位置。可移动的所述反射镜60实现了在所述扫描探针50的更换过程中，所述反射镜60处于远离所述扫描探针50的位置，进而避免了所述扫描探针50的针尖对所述反射镜60的刮花，避免了所述反射镜60收受到损伤，降低了设备故障的概率，同时提高了所述原子力显微镜扫描器的位移检测准确性。
请继续参阅图1，在其他实施例中，所述弹性件20与所述调节件30均为两个，两个所述调节件30分别设于所述卡槽101轴向的两侧，两个所述弹性件20分别设于所述卡槽101轴向的两侧。具体为，两个所述弹性件20分别为第一弹性件201与第二弹性件202，两个所述调节件30分别为第一调节件301与第二调节件302，所述第一弹性件201远离所述卡槽101的所述第一移动端203与所述第一调节件301连接，所述第二弹性件202远离所述卡槽101的所述第一移动端203与所述第二调节件301连接，所述旋转压紧件40包括第一端以及与所述第一端相对的第二端，所述第一端与所述第一弹性件201靠近所述卡槽101的所述第二移动端204连接，所述第二端与所述第二弹性件202靠近所述卡槽101的所述第二移动端204连接。两个所述调节件30可同时调节两个所述弹性件20旋转压缩，进而带动所述旋转压紧件40压紧所述扫描探针50，提高了固定所述扫描探针50的工作效率；或者其中一个所述调节件30调节一个所述弹性件20旋转压缩，即当一个所述调节件30发生损坏时，另一个所述调节件30仍可以调节所述弹性件20旋转压缩，进而带动所述旋转压紧件40压紧所述扫描探针50，提高了所述原子力显微镜扫描器的使用寿命。在本发明中，所述弹性件20与所述调节件30的数量不做限定，只要可实现所述弹性件20与所述调节件30的数量相对应，且可配合压紧所述扫描探针50。在本实施例中，两个所述调节件30对称设置，两个所述弹性件20对称设置。所述旋转压紧件40为一凹形件。所述旋转压紧件40的所述第一端与所述第二端均被固定连接，进而所述旋转压紧件40压紧所述扫描探针50时，具有较好的压紧稳定性，且在所述旋转压紧件40处于松弛状态时，被固定的所述第一端与所述第二端导致所述旋转压紧件40不会晃荡，避免了对其他零部件的干扰。
本发明提供了一种原子力显微镜，包括上述的原子力显微镜扫描器。所述原子力显微镜的所述卡槽101中设有扫描探针50实现了将所述扫描探针50预定位于所述卡槽101中，进而避免了由于操作者的经验不够，或者手抖动，而容易将所述扫描探针50掉落在地上，避免了不必要的所述扫描探针50的损失；所述旋转压紧件40朝着所述扫描探针50旋转并压紧所述扫描探针50实现了将所述扫描探针50固定于所述卡槽101中，且所述旋转压紧件40对所述扫描探针50的旋转压紧实现了避免弹簧对所述扫描探针50的直接压紧，进而避免了由于所述弹簧的弹力容易将所述扫描探针50弹走，进而避免了不必要的所述扫描探针50的损失。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种原子力显微镜扫描器，其特征在于，包括扫描器本体、至少一个弹性件、对应每一个所述弹性件设置的调节件以及旋转压紧件，所述扫描器本体中设有卡槽，所述卡槽中设有扫描探针，所述调节件设于所述扫描器本体上，每一所述弹性件套设于一个所述调节件上，每个所述弹性件包括第一移动端以及与所述第一移动端相对的第二移动端，所述第一移动端与所述调节件连接，所述第二移动端与所述旋转压紧件连接，所述调节件旋转带动所述弹性件压缩并旋转，以使所述第二移动端带动所述旋转压紧件旋转后压紧所述扫描探针。
2.根据权利要求1所述的原子力显微镜扫描器，其特征在于，所述弹性件与所述调节件均为两个，两个所述调节件以及两个所述弹性件均分别设于所述卡槽轴向的两侧。
3.根据权利要求2所述的原子力显微镜扫描器，其特征在于，所述原子力显微镜扫描器还包括反射镜，所述反射镜可沿着所述卡槽的延伸方向移动，且所述反射镜用于反射所述扫描探针针尖的反射光。
4.根据权利要求3所述的原子力显微镜扫描器，其特征在于，所述卡槽的底面为粗糙面。
5.根据权利要求4所述的原子力显微镜扫描器，其特征在于，所述卡槽的底面尺寸与所述扫描探针的底面尺寸相等。
6.根据权利要求5所述的原子力显微镜扫描器，其特征在于，所述卡槽的开口尺寸大于所述卡槽的底面尺寸。
7.根据权利要求6所述的原子力显微镜扫描器，其特征在于，所述调节件包括头部以及与所述头部连接的杆部，所述扫描器本体设有通孔，所述通孔的内周缘攻有内螺纹，所述杆部的外周面设有与所述内螺纹连接的外螺纹。
8.根据权利要求7所述的原子力显微镜扫描器，其特征在于，所述旋转压紧件的材料为柔性材料。
9.根据权利要求8所述的原子力显微镜扫描器，其特征在于，所述弹性件包括折叠弹簧。
10.一种原子力显微镜，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的原子力显微镜扫描器。
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