CN109932530A - 一种原子力显微镜扫描探针夹持器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种原子力显微镜扫描探针夹持器，包括基体，所述基体设有连接部和向下探出的夹持部，在所述夹持部的下方设有夹持簧片，所述夹持簧片与所述夹持部后端固接，前部相抵形成夹紧结构；所述夹持簧片设有与其触接的按压推杆，所述按压推杆安装在所述夹持部上。本发明通过采用在基体夹持部下方设置与其相抵的夹持簧片来形成夹紧结构，并采用按压推杆推动夹持簧片松开的结构，能够方便地实现探针的夹持和放松，便于探针的取出和安装固定，提高探针的更换速度和效率，能够快速完成探针的安装和更换。同时便于探针洁净度的保持。
Description
技术领域
本发明涉及一种原子力显微镜，特别是涉及一种原子力显微镜扫描探针夹持装置。
背景技术
20世纪80年代，IBM公司苏黎世研究中心的Binning等人发明了第一台原子力显微镜，其主要功能是通过检测原子之间的接触、原子键合、范德瓦耳斯力或卡西米尔效应等来呈现样品的表面特征。随着科学技术的发展和科研人员的不断改进与创新，原子力显微镜的功能得到了进一步提高。
原子力显微镜的基本原理是将一个对微弱力极敏感的微悬臂探针一端固定在夹持装置上，另一端通过一微小的针尖与样品表面进行相互作用。利用光学检测法或隧道电流检测法，可测得微悬臂上针尖相对样品表面各点的位置变化，从而获得样品表面的形貌信息。在成像过程中，探针与被测样品间的距离保持在纳米量级。探针的几何尺寸为微米量级，工作模式可分为接触模式、非接触模式和敲击模式。接触模式是探针针尖始终与样品表面保持紧密的接触，而相互作用力是排斥力。扫描时，悬臂施加在针尖上的力有可能破坏试样的表面结构，因此力的大小范围在10-10～10-6N。非接触模式是悬臂在距离试样表面上方5～10nm的距离处振荡，样品与针尖之间的相互作用由范德华力控制，通常为10-12N，样品不易被破坏。敲击模式是悬臂在试样表面上方以其共振频率振荡，针尖仅仅是周期性地短暂地接触/敲击样品表面。
原子力显微镜在不同工作模式下，其检测探针的类型也不相同，因此如何快速有效地安装、更换微悬臂探针是急需解决的一个问题。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够快速安装和更换微悬臂探针的原子力显微镜扫描探针夹持器。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种原子力显微镜扫描探针夹持器，包括基体，所述基体设有连接部和向下探出的夹持部，在所述夹持部的下方设有夹持簧片，所述夹持簧片与所述夹持部后端固接，前部相抵形成夹紧结构；所述夹持簧片设有与其触接的按压推杆，所述按压推杆安装在所述夹持部上。
在上述方案的基础上，本发明还做了如下改进：
所述夹持簧片采用弯折结构。
所述夹持部的下探倾角为7～20°。
所述连接部设有与显微镜适配的燕尾块和定位孔。
所述按压推杆设有直径较小的主体部分和直径较大的下输出端，在所述主体部分上套装有压簧，所述压簧夹压在所述下输出端和阶梯型安装孔的台阶之间，所述阶梯型安装孔设置在所述夹持部内。
所述按压推杆设置在所述夹持簧片的后部。
所述夹持簧片与所述夹持部后端通过螺栓固接。
本发明具有的优点和积极效果是：通过采用在基体夹持部下方设置与其相抵的夹持簧片来形成夹紧结构，并采用按压推杆推动夹持簧片松开的结构，能够方便地实现探针的夹持和放松，便于探针的取出和安装固定，提高探针的更换速度和效率，能够快速完成探针的安装和更换。同时便于探针洁净度的保持。采用燕尾块与定位孔将夹持器与原子力显微镜连接，结构紧密，便于准确定位，可降低原子力显微镜工作过程中，由于夹持器的振动产生的工作误差，同时，便于安装，提高原子力显微镜的工作效率；通过基体夹持部与连接部的下探倾角，满足原子力显微镜工作时对探针倾角的要求，可适用于多种探针的工作模式；通过夹持簧片与压簧，可实现对按压推杆的预紧作用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的仰视图；
图3为图2的A-A剖示图。
图中：1-1、连接部；1-2、夹持部；1-3、燕尾块；1-4、定位孔；2、按压推杆；3、阶梯型安装孔；4、压簧；5、夹持簧片；6、探针；7、螺栓。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1～图3，一种原子力显微镜扫描探针夹持器，包括基体，所述基体设有连接部1-1和向下探出的夹持部1-2，在所述夹持部1-2的下方设有夹持簧片5，所述夹持簧片5与所述夹持部1-2后端固接，前部相抵形成夹紧结构，用于夹持探针6；所述夹持簧片5设有与其触接的按压推杆2，所述按压推杆2安装在所述夹持部1-2上。
在本实施例中，为了方便给探针6提供足够的夹持力，更加方便探针6的快速安装和更换，所述夹持簧片5采用弯折结构。为了满足原子力显微镜工作时对探针倾角的要求，所述夹持部1-2的下探倾角为7～20°。
在本实施例中，所述连接部1-1设有与显微镜适配的燕尾块1-3和定位孔1-4，用于夹持器与显微镜的连接和固定。
在本实施例中，所述按压推杆2设有直径较小的主体部分和直径较大的下输出端，在所述主体部分上套装有压簧4，所述压簧4夹压在所述下输出端和阶梯型安装孔3的台阶面之间，所述阶梯型安装孔3设置在所述夹持部1-2内。
在本实施例中，所述按压推杆2设置在所述夹持簧片5的后部，以便于给探针6提供足够的夹持力。所述夹持簧片5与所述夹持部1-2后端通过螺栓7固接，便于拆卸，方便夹持簧片5的更换。
需要更换探针6时，首先将夹持器的定位连接螺栓取下，通过连接部1-1上的燕尾块将夹持器从显微镜上拉下来。然后通过在按压推杆2的上端施加压力，推动按压推杆2下移，此时压簧4被进一步压缩，按压推杆2推动夹持簧片5向下弯曲，松开夹持的探针6，取下并移除。然后将新的探针6安装到夹持部位，移除施加在按压推杆2上端的压力，夹持簧片5和压簧4在其自身回复力的作用下复位，夹住新的探针6。最后将换好探针6的夹持器重新装到显微镜上，通过定位孔1-4，用定位连接螺栓进行固定。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种原子力显微镜扫描探针夹持器，包括基体，所述基体设有连接部和向下探出的夹持部，其特征在于，在所述夹持部的下方设有夹持簧片，所述夹持簧片与所述夹持部后端固接，前部相抵形成夹紧结构；所述夹持簧片设有与其触接的按压推杆，所述按压推杆安装在所述夹持部上。
2.根据权利要求1所述的原子力显微镜扫描探针夹持器，其特征在于，所述夹持簧片采用弯折结构。
3.根据权利要求1所述的原子力显微镜扫描探针夹持器，其特征在于，所述夹持部的下探倾角为7～20°。
4.根据权利要求1所述的原子力显微镜扫描探针夹持器，其特征在于，所述连接部设有与显微镜适配的燕尾块和定位孔。
5.根据权利要求1所述的原子力显微镜扫描探针夹持器，其特征在于，所述按压推杆设有直径较小的主体部分和直径较大的下输出端，在所述主体部分上套装有压簧，所述压簧夹压在所述下输出端和阶梯型安装孔的台阶之间，所述阶梯型安装孔设置在所述夹持部内。
6.根据权利要求1所述的原子力显微镜扫描探针夹持器，其特征在于，所述按压推杆设置在所述夹持簧片的后部。
7.根据权利要求1所述的原子力显微镜扫描探针夹持器，其特征在于，所述夹持簧片与所述夹持部后端通过螺栓固接。
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