CN110736715B - 探针防误触方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请属于扫描成像技术领域，提供了一种探针防误触方法、装置及系统，所述方法包括：将测距仪的测距光斑和样品架调节至探针的针尖正下方第一测试距离处；控制样品架水平移动并通过测距仪随机对N个不在同一直线的检测点进行测距；若每一检测点对应的间距与第一测试距离的第一误差值均小于预设阈值，则将测距光斑和样品架调节至探针的针尖正下方第二测试距离处；根据预设扫描成像范围控制放置有样品的所述样品架移动，通过所述测距仪对若干预设的扫描点进行测距；若确定所述样品平整，则将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方扫描距离处，以进行成像扫描。本申请实施例解决不能实时监测样品到探针的距离的问题。
Description
技术领域
本发明涉及扫描成像技术领域，尤其涉及一种探针防误触方法、装置及系统。
背景技术
目前，太赫兹近场成像方法已经有较成熟的研究，比如利用探针技术和激光器自混频效应探测目标的近场太赫兹信号，进而实现高分辨率成像功能。太赫兹近场成像受限于探测距离和隐失场信息的衰减，近场成像分辨率多为亚波长量级。已有的太赫兹近场成像装置多使用近场探针，在半波长(约200微米)距离内探测样品表面的隐失场信息。由于探测距离过小，样品在扫描过程中一旦发生小角度的俯仰，就存在触碰到探针的风险。
虽然有的科研人员会通过激光测距的方法保护探针，但他们是将激光发射器固定在一个位置上探测到样品的距离，这种方法需要控制样品移动的提前量，并不能实时监测样品到探针的距离。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种探针防误触方法、装置及系统，以解不能实时监测样品到探针的距离的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种探针防误触方法，包括：
将测距仪的测距光斑和样品架调节至探针的针尖正下方第一测试距离处；
控制所述样品架水平移动并通过所述测距仪随机对N个不在同一直线的检测点进行测距，得到每一所述检测点与所述探针针尖的间距；N≥3；
若每一所述检测点对应的间距与所述第一测试距离的第一误差值均小于预设阈值，则将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方第二测试距离处；
根据预设扫描成像范围控制放置有样品的所述样品架移动，通过所述测距仪对若干预设的扫描点进行测距，得到每一所述扫描点与所述探针针尖的间距；
若根据所述若干扫描点对应的间距确定所述样品平整，则将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方扫描距离处，以进行成像扫描。
在一个实施示例中，在控制所述样品架水平移动并通过所述测距仪随机对N个不在同一直线的检测点进行测距，得到每一所述检测点与所述探针针尖的间距之后，还包括：
若任一所述检测点对应的间距与所述第一测试距离的第一误差值大于所述预设阈值，则根据所述N个检测点对应的间距和位置信息调整所述样品架，并重新控制所述样品架水平移动并通过所述测距仪随机对N个不在同一直线的检测点进行测距。
在一个实施示例中，所述若根据所述若干扫描点对应的间距确定所述样品平整，将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方扫描距离处，以进行成像扫描，包括：
若每一所述扫描点对应的间距与所述第二测试距离的第二误差值均小于所述预设阈值，则将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方扫描距离处，以进行成像扫描。
在一个实施示例中，在根据预设扫描成像范围控制放置有样品的所述样品架移动，通过所述测距仪对若干预设的扫描点进行测距，得到每一所述扫描点与所述探针针尖的间距之后，还包括：
若任一所述扫描点对应的间距与所述第二测试距离的第二误差值大于所述预设阈值，则调整所述样品的摆放位置，并重新根据预设扫描成像范围控制放置有样品的所述样品架移动，通过所述测距仪对若干预设的扫描点进行测距；
在一个实施示例中，所述方法还包括：
在扫描成像过程中，通过所述测距仪对每一所述扫描点进行测距，得到每一所述扫描点与所述探针针尖的间距；
若任一所述扫描点对应的间距与所述扫描距离的第三误差值大于所述预设阈值，则停止成像扫描。
在一个实施示例中，所述第二测试距离小于所述第一测试距离；所述扫描距离小于所述第二测试距离。
在一个实施示例中，所述预设阈值为50微米。
本发明实施例的第二方面提供了一种探针防误触装置，包括：
第一调节模块，用于将测距仪的测距光斑和样品架调节至探针的针尖正下方第一测试距离处；
第一测距模块，用于控制所述样品架水平移动并通过所述测距仪随机对N个检测点进行测距，得到每一所述检测点与所述探针针尖的间距；N≥3；
第二调节模块，用于若每一所述检测点对应的间距与所述第一测试距离的第一误差值均小于预设阈值，则将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方第二测试距离处；
第二测距模块，用于根据预设扫描成像范围控制放置有样品的所述样品架移动，通过所述测距仪对若干预设的扫描点进行测距，得到每一所述扫描点与所述探针针尖的间距；
第三调节模块，用于若根据所述若干扫描点对应的间距确定所述样品平整，则将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方扫描距离处，以进行成像扫描。
本发明实施例的第三方面提供了一种探针防误触系统，包括：控制装置、探针、测距仪和样品架；
所述探针、所述测距仪和所述样品架均受所述控制装置控制；
所述控制装置执行第一方面中探针防误触方法。
本发明实施例的第四方面提供了一种控制装置，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面中探针防误触方法。
本发明实施例提供的一种探针防误触方法、装置及系统，通过将测距仪的测距光斑和样品架调节至探针的针尖正下方第一测试距离处；控制所述样品架水平移动并通过所述测距仪随机对N个不在同一直线的检测点进行测距，得到每一所述检测点与所述探针针尖的间距；N≥3；若每一所述检测点对应的间距与所述第一测试距离的第一误差值小于预设阈值，则将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方第二测试距离处；根据预设扫描成像范围控制放置有样品的所述样品架移动，通过所述测距仪对若干预设的扫描点进行测距，得到每一所述扫描点与所述探针针尖的间距；若根据所述若干扫描点对应的间距确定所述样品平整，则将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方扫描距离处，以进行成像扫描。通过将测距仪的测距光斑调节至探针的针尖下方使得测距仪可跟随探针实时对样品架和\或样品进行测距。在样品架水平移动时通过测距仪随机对N个不在同一直线的检测点进行测距并当每一所述检测点对应的间距与所述第一测试距离的第一误差值小于预设阈值，完成样品架的水平检测，避免扫描成像时因样品架的水平面存在高度差造成探针误触。通过所述测距仪对若干预设的扫描点进行测距得到每一所述扫描点与所述探针针尖的间距，并当根据所述若干扫描点对应的间距确定所述样品平整时，完成放置于样品架的样品的水平检测，避免扫描成像时因样品的水平面存在高度差造成探针误触。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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是本发明实施例一提供的探针防误触方法的流程示意图；
图2是本发明实施例二提供的探针防误触方法的流程示意图；
图3是本发明实施例三提供的探针防误触方法的流程示意图；
图4是本发明实施例四提供的探针防误触装置的结构示意图；
图5是本发明实施例五提供的探针防误触系统的结构示意图；
图6是本发明实施例六提供的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。
实施例一
如图1所示，是本发明实施例一提供的探针防误触方法的流程示意图。本实施例可适用于近场扫描成像装置的探针扫描成像的应用场景，该方法可以由控制装置执行，该控制装置可为服务器、智能终端、平板或PC等；在本发明实施例中以控制装置作为执行主体进行说明，该方法具体包括如下步骤：
S110、将测距仪的测距光斑和样品架调节至探针的针尖正下方第一测试距离处；
根据太赫兹近场成像原理进行扫描成像的近场扫描成像装置包括放置样品的样品架、接收太赫兹光的探针，以及生成太赫兹波的器件等。具体地，近场扫描成像装置进行扫描成像时，可采用1550nm的飞秒激光器发出一束激光(脉宽80飞秒，重频100MHz)，激光经过分束镜之后分成两束，一束1550nm飞秒激光作为发射光，经过光学延迟平台后激发太赫兹天线产生太赫兹波。然后太赫兹波经过两个离轴抛物面镜准直-聚焦之后，形成一个直径约为2mm的太赫兹光斑，并使用光阑确认其空间位置。另一束飞秒激光经过倍频器变为780nm光，入射到探针针尖，作为接收太赫兹信号的接收光。在780nm光激发下，将太赫兹信号转换成光电流信号输出。
近场扫描成像装置的探针需在太赫兹半波长(约200微米)距离内探测样品表面的隐失场信息。由于探测距离过小，若样品在探针扫描过程中在垂直方向上发生小幅度的偏移，就存在样品触碰到探针的风险。为解决此问题，可在近场扫描成像装置上设置一测距仪，该测距仪与探针固定安装在一起，通过一定的角度设计，实时测量探针的针尖至样品之间的距离。可选的，测距仪可为激光测距仪。具体地，可通过调整测距仪的出射检测激光的角度，使测距仪的测距光斑照射在探针针尖的正下方。为避免由于样品架不平整导致探针在扫描过程时与样品发生触碰，在近场扫描成像装置对样品进行扫描前，可通过将测距仪的测距光斑和样品架调节至探针的针尖正下方第一测试距离处，以进行样品架的水平检测。
在一个实施示例中，可通过Z轴纵向电动平移台控制探针在垂直方向上移动，从而将探针针尖至样品架的距离调节为第一测试距离。并通过电机控制调整测距仪的检测激光出射角度，使得测距仪的测距光斑照射至探针针尖正下方的第一测试距离处。且第一测试距离大于近场扫描成像装置进行扫描成像时探针针尖至样品架的距离，可选的，该第一测试距离可为1毫米。
S120、控制所述样品架水平移动并通过所述测距仪随机对N个不在同一直线的检测点进行测距，得到每一所述检测点与所述探针针尖的间距；N≥3；
为对样品架进行水平检测，可通过电机控制近场扫描成像装置的样品架水平往返移动，使样品架在探针针尖下方移动。由于测距仪的测距光斑和样品架均位于探针的针尖正下方的第一测试距离处，使得测距仪能够直接对样品架上每一位于探针的针尖正下方的点进行测距。控制装置可通过测距仪随机对样品架上经过探针的针尖正下方的N个检测点进行测距，得到每一检测点与探针针尖的间距。由于三个点确定一个平面，在样品架上随机选取的N个不在同一直线的检测点至少为3个，且N个检测点之间逐一连接后呈三角形或多边形。为避免N个检测点之间的间隔距离较近导致检测结果出现错误，随机选取的N个检测点之间的间距可大于或等于预设扫描点之间的距离。
在一个实施示例中，当控制装置获得测距仪对每一检测点进行测距得到的测量距离后，根据该测距仪当前的检测激光出射角度和该测量距离通过三角形正切公式可计算获得该检测点与探针针尖的间距即垂直距离。
S130、若每一所述检测点对应的间距与所述第一测试距离的第一误差值均小于预设阈值，则将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方第二测试距离处；
在控制装置得到N个检测点与探针针尖的间距后，计算每一检测点与探针针尖的间距和第一测试距离的第一误差值，并判断每一检测点对应的第一误差值是否小于预设阈值。其中，预设阈值可根据近场扫描成像装置扫描时垂直方向上可容忍的最大偏差距离进行设定。当控制装置判断每一检测点对应的间距与第一测试距离的第一误差值均小于预设阈值时，可判定样品架处于水平状态，无需对样品架进行调整。此时，可通过电机即Z轴纵向电动平移台控制探针在垂直方向上移动，从而将探针针尖至样品架的距离调节为第二测试距离。并通过电机控制调整测距仪的检测激光出射角度，使得测距仪的测距光斑照射至探针针尖正下方的第二测试距离处。且第二测试距离小于第一测试距离，可选的，该第二测试距离可为0.5毫米，预设阈值可为50微米。
S140、根据预设扫描成像范围控制放置有样品的所述样品架移动，通过所述测距仪对若干预设的扫描点进行测距，得到每一所述扫描点与所述探针针尖的间距；
控制装置将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方第二测试距离处后，为避免样品在样品架上摆放不当造成水平面存在高度差导致探针针尖与样品发生触碰，在每一扫描成像前需对放置在样品架上的样品进行水平检测。具体地，由于测距仪的测距光斑和样品架均位于探针的针尖正下方的第二测试距离处，且在扫描过程中，控制装置通过电机控制放置在样品架上的样品移动是在逐各预设扫描点之间移动。控制装置通过电机控制放置有样品的样品架在预设扫描成像方位内往返移动，使得测距仪能够直接对样品上每一位于探针的针尖正下方的扫描点进行测距。控制装置可通过测距仪对样品架上经过探针的针尖正下方的若干扫描点进行测距，得到每一扫描点与探针针尖的间距。可选的，预设若干扫描点是根据样品的尺寸，成像的范围以及所要求的成像分辨率确定的。例如：一个样品直径50mm(比较大)，需要成像的范围是(20mm*20mm)，要求成像分辨率是10微米，这时的各个扫描点距离要小于10，可以是8微米，或是5微米。
在一个实施示例中，当控制装置获得测距仪对每一扫描点进行测距得到的测量距离后，根据该测距仪当前的检测激光出射角度和该测量距离通过三角形正切公式可计算获得该扫描点与探针针尖的间距即垂直距离。
S150、若根据所述若干扫描点对应的间距确定所述样品平整，则将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方扫描距离处，以进行成像扫描。
在控制装置得到若干扫描点与探针针尖对应的间距后，若根据所述若干扫描点对应的间距确定样品平整，说明已完成对样品的水平检测，近场扫描成像装置可进行扫描成像。则将测距仪的测距光斑和样品架调节至所述探针的针尖正下方扫描距离处，以进行成像扫描。
在一个实施示例中，在控制装置得到若干扫描点与探针针尖对应的间距后，计算每一扫描点与探针针尖的间距和第二测试距离的第二误差值，并判断每一扫描点对应的第二误差值是否小于预设阈值。其中，预设阈值可根据近场扫描成像装置扫描时垂直方向上可容忍的最大偏差距离进行设定。当控制装置判断每一扫描点对应的间距与第二测试距离的第二误差值均小于预设阈值时，可确定样品平整，无需对样品位置进行调整。此时，可通过电机即Z轴纵向电动平移台控制探针在垂直方向上移动，从而将探针针尖至样品架的距离调节为扫描距离。并通过电机控制调整测距仪的检测激光出射角度，使得测距仪的测距光斑照射至探针针尖正下方的扫描距离处，以进行成像扫描。且扫描距离小于第二测试距离，可选的，该扫描距离可为200微米。
本发明实施例提供的一种探针防误触方法，通过将测距仪的测距光斑和样品架调节至探针的针尖正下方第一测试距离处；控制所述样品架水平移动并通过所述测距仪随机对N个不在同一直线的检测点进行测距，得到每一所述检测点与所述探针针尖的间距；N≥3；若每一所述检测点对应的间距与所述第一测试距离的第一误差值小于预设阈值，则将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方第二测试距离处；根据预设扫描成像范围控制放置有样品的所述样品架移动，通过所述测距仪对若干预设的扫描点进行测距，得到每一所述扫描点与所述探针针尖的间距；若根据所述若干扫描点对应的间距确定所述样品平整，则将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方扫描距离处，以进行成像扫描。通过将测距仪的测距光斑调节至探针的针尖下方使得测距仪可跟随探针实时对样品架和\或样品进行测距。在样品架水平移动时通过测距仪随机对N个不在同一直线的检测点进行测距并当每一所述检测点对应的间距与所述第一测试距离的第一误差值小于预设阈值，完成样品架的水平检测，避免扫描成像时因样品架的水平面存在高度差造成探针误触。通过所述测距仪对若干预设的扫描点进行测距得到每一所述扫描点与所述探针针尖的间距，并当根据所述若干扫描点对应的间距确定所述样品平整时，完成放置于样品架的样品的水平检测，避免扫描成像时因样品的水平面存在高度差造成探针误触。
实施例二
如图2所示的是本发明实施例二提供的探针防误触方法的流程示意图。在实施例一的基础上，本实施例还提供了近场扫描成像时样品架和样品的水平检测过程，防止探针扫描过程中与样品触碰。该方法具体包括：
S210、将测距仪的测距光斑和样品架调节至探针的针尖正下方第一测试距离处；
为避免由于样品架不平整导致探针在扫描过程时与样品发生触碰，在近场扫描成像装置对样品进行扫描前，可通过将测距仪的测距光斑和样品架调节至探针的针尖正下方第一测试距离处。，以进行样品架的水平检测。
S220、控制所述样品架水平移动并通过所述测距仪随机对N个不在同一直线的检测点进行测距，得到每一所述检测点与所述探针针尖的间距；N≥3；
为对样品架进行水平检测，可通过电机控制近场扫描成像装置的样品架水平往返移动，使样品架在探针针尖下方移动。由于测距仪的测距光斑和样品架均位于探针的针尖正下方的第一测试距离处，使得测距仪能够直接对样品架上每一位于探针的针尖正下方的点进行测距。控制装置可通过测距仪随机对样品架上经过探针的针尖正下方的N个不在同一直线的检测点进行测距，得到每一检测点与探针针尖的间距。由于三个点确定一个平面，在样品架上随机选取的N个不在同一直线的检测点至少为3个。且为避免N个检测点之间的间隔距离较近导致检测结果出现错误，随机选取的N个检测点之间的间距可大于或等于预设扫描点之间的距离。
S230、若每一所述检测点对应的间距与所述第一测试距离的第一误差值均小于预设阈值，则将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方第二测试距离处；
S240、若任一所述检测点对应的间距与所述第一测试距离的第一误差值大于所述预设阈值，则根据所述N个检测点对应的间距和位置信息调整所述样品架，并重新控制所述样品架水平移动并通过所述测距仪随机对N个不在同一直线的检测点进行测距；
在一个实施示例中，在控制装置得到N个不在同一直线的检测点与探针针尖的间距后，计算每一检测点与探针针尖的间距和第一测试距离的第一误差值，并判断每一检测点对应的第一误差值是否小于预设阈值。若存在任一检测点对应的间距与所述第一测试距离的第一误差值大于所述预设阈值，则根据所述N个检测点对应的间距和位置信息调整所述样品架，并重新控制所述样品架水平移动并通过所述测距仪随机对N个检测点进行测距。具体地，当控制装置判断任一检测点对应的间距与第一测试距离的第一误差值均大于预设阈值时，可判定样品架不处于水平状态，需要对样品架进行调整。此时，控制装置可根据N个检测点与探针针尖的间距以及N个检测点对应的位置信息通过电机调整样品架，以使样品架恢复水平状态。具体地，控制装置可根据N个不在同一直线的检测点与探针针尖的间距以及N个检测点对应的位置信息计算样品架所需调整的方向和角度，并根据计算得到的需调整方向和角度通过电机对样品架的三维安装件进行调整。可选的，还可通过用户手动调整样品架的三维安装件。在对样品架进行调整后，控制装置重新控制样品架水平移动并通过测距仪随机对N个不在同一直线的检测点进行测距。实现重新对调整后的样品架进行水平检测，直至样品架变为水平状态，避免扫描成像时探针与样品发生触碰。
S250、根据预设扫描成像范围控制放置有样品的所述样品架移动，通过所述测距仪对若干预设的扫描点进行测距，得到每一所述扫描点与所述探针针尖的间距；
控制装置将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方第二测试距离处后，为避免样品在样品架上摆放不当造成水平面存在高度差导致探针针尖与样品发生触碰，在每一扫描成像前需对放置在样品架上的样品进行水平检测。
S260、若每一所述扫描点对应的间距与所述第二测试距离的第二误差值均小于所述预设阈值，则将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方扫描距离处，以进行成像扫描；
S270、若任一所述扫描点对应的间距与所述第二测试距离的第二误差值大于所述预设阈值，则调整所述样品的摆放位置，并重新根据预设扫描成像范围控制放置有样品的所述样品架移动，通过所述测距仪对若干预设的扫描点进行测距。
在一个实施示例中，在控制装置得到若干扫描点与探针针尖的间距后，计算每一扫描点与探针针尖的间距和第二测试距离的第二误差值，并判断每一扫描点对应的第二误差值是否小于预设阈值。若存在任一扫描点对应的间距与所述第二测试距离的第二误差值大于所述预设阈值，则根据若干扫描点对应的间距和位置信息绘制各个扫描点的高度图，调整样品的摆放位置，重新根据预设扫描成像范围控制放置有样品的样品架移动，通过测距仪对若干预设的扫描点进行测距。具体地，当控制装置判断任一扫描点对应的间距与第二测试距离的第二误差值均大于预设阈值时，可判定样品不处于水平状态，需要对样品进行调整。此时，控制装置可根据若干扫描点与探针针尖的间距以及每一扫描点对应的位置信息调整样品摆放位置，以使样品变为水平状态。具体地，控制装置可根据若干扫描点与探针针尖的间距以及每一扫描点对应的位置信息计算样品所需调整的方向和角度，并根据计算得到的需调整方向和角度通过电机对样品架的三维安装件进行调整。可选的，还可通过用户手动调整样品的摆放位置。在对样品的摆放位置进行调整后，控制装置重新根据预设扫描成像范围控制放置有样品的样品架移动，通过测距仪对若干预设的扫描点进行测距。实现重新对调整后的样品进行水平检测，直至样品变为水平状态，避免扫描成像时探针的针尖与样品发生触碰。
实施例三
如图3所示的是本发明实施例三提供的探针防误触方法的流程示意图。在实施例一或实施例二的基础上，本实施例还提供了近场扫描成像时探针防误触方法，防止探针扫描过程中与样品触碰。该方法具体包括：
S310、在扫描成像过程中，通过所述测距仪对每一所述扫描点进行测距，得到每一所述扫描点与所述探针针尖的间距；
由于在扫描成像过程中，测距仪的测距光斑和样品架均位于探针的针尖正下方的扫描距离处；且在扫描过程中，控制装置通过电机控制放置在样品架上的样品移动是在逐点移动。控制装置通过电机控制放置有样品的样品架在预设扫描成像方位内往返移动，使得测距仪能够直接对样品上每一位于探针的针尖正下方的扫描点进行测距。控制装置可通过测距仪实时对样品架上经过探针的针尖正下方的每一扫描点进行测距，得到每一扫描点与探针针尖的间距。
在一个实施示例中，当控制装置获得测距仪对任一扫描点进行测距得到的测量距离后，根据该测距仪当前的检测激光出射角度和该测量距离通过三角形正切公式可计算获得当前该扫描点与探针针尖的间距即垂直距离。
S320、若任一所述扫描点对应的间距与所述扫描距离的第三误差值大于所述预设阈值，则停止成像扫描。
在控制装置得到当前扫描点与探针针尖的间距后，计算该扫描点与探针针尖的间距和扫描距离的第三误差值，并判断该扫描点对应的第三误差值是否小于预设阈值。若该扫描点对应的间距与扫描距离的第三误差值大于预设阈值，则说明样品的水平面存在高度差，若继续进行扫描成像可能对下一扫描点进行扫描时会发生探针针尖与样品触碰的现象；控制装置停止成像扫描，即停止样品架移动，实现探针防误触功能。
实施例四
如图4所示的是本发明实施例三提供的探针防误触装置。在实施例一或二的基础上，本发明实施例还提供了一种探针防误触装置5，该装置包括：
第一调节模块401，用于将测距仪的测距光斑和样品架调节至探针的针尖正下方第一测试距离处；
第一测距模块402，用于控制所述样品架水平移动并通过所述测距仪随机对N个不在同一直线的检测点进行测距，得到每一所述检测点与所述探针针尖的间距；N≥3；
第二调节模块403，用于若每一所述检测点对应的间距与所述第一测试距离的第一误差值均小于预设阈值，则将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方第二测试距离处；
在一个实施示例中，第一测距模块402控制所述样品架水平移动并通过所述测距仪随机对N个不在同一直线的检测点进行测距，得到每一所述检测点与所述探针针尖的间距之后，还包括：
样品架调整模块，用于若任一所述检测点对应的间距与所述第一测试距离的第一误差值大于所述预设阈值，则根据所述N个检测点对应的间距和位置信息调整所述样品架，并重新控制所述样品架水平移动并通过所述测距仪随机对N个不在同一直线的检测点进行测距。
第二测距模块404，用于根据预设扫描成像范围控制放置有样品的所述样品架移动，通过所述测距仪对若干预设的扫描点进行测距，得到每一所述扫描点与所述探针针尖的间距；
第三调节模块405，用于若根据所述若干扫描点对应的间距确定所述样品平整，则将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方扫描距离处，以进行成像扫描。
在一个实施示例中，若根据所述若干扫描点对应的间距确定所述样品平整，则将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方扫描距离处，以进行成像扫描时，第三调节模块405包括：
第三调节单元，用于若每一所述扫描点对应的间距与所述第二测试距离的第二误差值均小于所述预设阈值，则将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方扫描距离处，以进行成像扫描。
在一个实施示例中，在第二测距模块404根据预设扫描成像范围控制放置有样品的所述样品架移动，通过所述测距仪对若干预设的扫描点进行测距，得到每一所述扫描点与所述探针针尖的间距之后，还包括：
样品位置调整模块，用于若任一所述扫描点对应的间距与所述第二测试距离的第二误差值大于所述预设阈值，则调整所述样品的摆放位置，并重新根据预设扫描成像范围控制放置有样品的所述样品架移动，通过所述测距仪对若干预设的扫描点进行测距。
在一个实施示例中，本发明实施例提供的一种探针防误触装置，还包括：
第三测距模块，用于在扫描成像过程中，通过所述测距仪对每一所述扫描点进行测距，得到每一所述扫描点与所述探针针尖的间距；
停止扫描模块，用于若任一所述扫描点对应的间距与所述扫描距离的第三误差值大于所述预设阈值，则停止成像扫描。
本发明实施例提供的一种探针防误触装置，通过将测距仪的测距光斑和样品架调节至探针的针尖正下方第一测试距离处；控制所述样品架水平移动并通过所述测距仪随机对N个不在同一直线的检测点进行测距，得到每一所述检测点与所述探针针尖的间距；N≥3；若每一所述检测点对应的间距与所述第一测试距离的第一误差值小于预设阈值，则将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方第二测试距离处；根据预设扫描成像范围控制放置有样品的所述样品架移动，通过所述测距仪对若干预设的扫描点进行测距，得到每一所述扫描点与所述探针针尖的间距；若根据所述若干扫描点对应的间距确定所述样品平整，则将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方扫描距离处，以进行成像扫描。通过将测距仪的测距光斑调节至探针的针尖下方使得测距仪可跟随探针实时对样品架和\或样品进行测距。在样品架水平移动时通过测距仪随机对N个不在同一直线的检测点进行测距并当每一所述检测点对应的间距与所述第一测试距离的第一误差值小于预设阈值，完成样品架的水平检测，避免扫描成像时因样品架的水平面存在高度差造成探针误触。通过所述测距仪对若干预设的扫描点进行测距得到每一所述扫描点与所述探针针尖的间距，并当根据所述若干扫描点对应的间距确定所述样品平整时，完成放置于样品架的样品的水平检测，避免扫描成像时因样品的水平面存在高度差造成探针误触。
实施例五
图5是本发明实施例四提供的探针防误触系统的结构示意图。该系统包括：控制装置20、探针21、测距仪22和样品架23；
所述探针21、所述测距仪22和所述样品架23均受所述控制装置20控制；
所述控制装置20执行实施例一和实施例二中所述探针防误触方法的步骤。
在一个实施示例中，探针防误触系统还包括显微镜24，该显微镜24用于实时监测探针针尖至样品的距离。可选的，该显微镜24可利用潜望镜的观测方式，将探针和样品架的侧面影像传输至显微镜。控制装置20通过电机可控制架设探针21的Z轴纵向电动平移台在垂直方向上移动，且探针21接收到的太赫兹信号可发送至控制装置20进行分析。控制装置20还通过电机调节测距仪22的出射检测激光的角度。控制装置20还通过电机控制样品架23进行水平移动。
实施例六
图6是本发明实施例五提供的控制装置的结构示意图。该控制装置6包括：处理器61、存储器62以及存储在所述存储器62中并可在所述处理器61上运行的计算机程序63，例如用于探针防误触方法的程序。所述处理器61执行所述计算机程序63时实现上述探针防误触方法实施例一中的步骤，例如图1所示的步骤S110至S150。
示例性的，所述计算机程序63可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器62中，并由所述处理器61执行，以完成本申请。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序63在所述控制装置中的执行过程。例如，所述计算机程序63可以被分割成第一调节模块、第一测距模块、第二调节模块、第二测距模块和第三调节模块，各模块具体功能如下：
第一调节模块，用于将测距仪的测距光斑和样品架调节至探针的针尖正下方第一测试距离处；
第一测距模块，用于控制所述样品架水平移动并通过所述测距仪随机对N个不在同一直线的检测点进行测距，得到每一所述检测点与所述探针针尖的间距；N≥3；
第二调节模块，用于若每一所述检测点对应的间距与所述第一测试距离的第一误差值均小于预设阈值，则将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方第二测试距离处；
第二测距模块，用于根据预设扫描成像范围控制放置有样品的所述样品架移动，通过所述测距仪对若干预设的扫描点进行测距，得到每一所述扫描点与所述探针针尖的间距；
第三调节模块，用于若根据所述若干扫描点对应的间距确定所述样品平整，则将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方扫描距离处，以进行成像扫描。
所述控制装置可包括，但不仅限于，处理器61、存储器62以及存储在所述存储器62中的计算机程序63。本领域技术人员可以理解，图6仅仅是控制装置的示例，并不构成对控制装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所述处理器61可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器62可以是所述控制装置的内部存储单元，例如控制装置的硬盘或内存。所述存储器62也可以是外部存储设备，例如控制装置上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器62还可以既包括智能门锁的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器62用于存储所述计算机程序以及探针防误触方法所需的其他程序和数据。所述存储器62还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种探针防误触方法，其特征在于，包括：
将测距仪的测距光斑和样品架调节至探针的针尖正下方第一测试距离处；其中，在近场扫描成像装置上设置一测距仪，所述测距仪与探针固定安装在一起，通过一定的角度设计，实时测量探针的针尖至样品之间的距离；
控制所述样品架水平移动并通过所述测距仪随机对N个不在同一直线的检测点进行测距，得到每一所述检测点与所述探针针尖的间距；N≥3；
若每一所述检测点对应的间距与所述第一测试距离的第一误差值均小于预设阈值，则将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方第二测试距离处；其中，所述第二测试距离小于第一测试距离；
根据预设扫描成像范围控制放置有样品的所述样品架移动，通过所述测距仪对若干预设的扫描点进行测距，得到每一所述扫描点与所述探针针尖的间距；
若根据所述若干扫描点对应的间距确定所述样品平整，则将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方扫描距离处，以进行成像扫描；其中，所述扫描距离小于第二测试距离。
2.如权利要求1所述的探针防误触方法，其特征在于，在控制所述样品架水平移动并通过所述测距仪随机对N个不在同一直线的检测点进行测距，得到每一所述检测点与所述探针针尖的间距之后，还包括：
若任一所述检测点对应的间距与所述第一测试距离的第一误差值大于所述预设阈值，则根据所述N个检测点对应的间距和位置信息调整所述样品架，并重新控制所述样品架水平移动并通过所述测距仪随机对N个检测点进行测距。
3.如权利要求1所述的探针防误触方法，其特征在于，所述若根据所述若干扫描点对应的间距确定所述样品平整，将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方扫描距离处，以进行成像扫描，包括：
若每一所述扫描点对应的间距与所述第二测试距离的第二误差值均小于所述预设阈值，则将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方扫描距离处，以进行成像扫描。
4.如权利要求3所述的探针防误触方法，其特征在于，在根据预设扫描成像范围控制放置有样品的所述样品架移动，通过所述测距仪对若干预设的扫描点进行测距，得到每一所述扫描点与所述探针针尖的间距之后，还包括：
若任一所述扫描点对应的间距与所述第二测试距离的第二误差值大于所述预设阈值，则调整所述样品的摆放位置，并重新根据预设扫描成像范围控制放置有样品的所述样品架移动，通过所述测距仪对若干预设的扫描点进行测距。
5.如权利要求1-4任一项所述的探针防误触方法，其特征在于，所述方法还包括：
在扫描成像过程中，通过所述测距仪对每一所述扫描点进行测距，得到每一所述扫描点与所述探针针尖的间距；
若任一所述扫描点对应的间距与所述扫描距离的第三误差值大于所述预设阈值，则停止成像扫描。
6.如权利要求1所述的探针防误触方法，其特征在于，所述预设阈值为50微米。
7.一种探针防误触装置，其特征在于，包括：
第一调节模块，用于将测距仪的测距光斑和样品架调节至探针的针尖正下方第一测试距离处；其中，在近场扫描成像装置上设置一测距仪，所述测距仪与探针固定安装在一起，通过一定的角度设计，实时测量探针的针尖至样品之间的距离；
第一测距模块，用于控制所述样品架水平移动并通过所述测距仪随机对N个不在同一直线的检测点进行测距，得到每一所述检测点与所述探针针尖的间距；N≥3；
第二调节模块，用于若每一所述检测点对应的间距与所述第一测试距离的第一误差值均小于预设阈值，则将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方第二测试距离处；其中，所述第二测试距离小于所述第一测试距离；
第二测距模块，用于根据预设扫描成像范围控制放置有样品的所述样品架移动，通过所述测距仪对若干预设的扫描点进行测距，得到每一所述扫描点与所述探针针尖的间距；
第三调节模块，用于若根据所述若干扫描点对应的间距确定所述样品平整，则将所述测距光斑和所述样品架调节至所述探针的针尖正下方扫描距离处，以进行成像扫描其在，所述扫描距离小于所述第二测试距离。
8.一种探针防误触系统，其特征在于，包括：控制装置、探针、测距仪和样品架；
所述探针、所述测距仪和所述样品架均受所述控制装置控制；
所述控制装置执行如权利要求1至6任一项所述探针防误触方法的步骤。
9.一种控制装置，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述探针防误触方法的步骤。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20200914 Address after: 518000 Guangdong Province, Baoan District Xixiang street Shenzhen City Tian Yi Lu Chen Tian Bao Industrial District thirty-seventh building two floor East Applicant after: SHENZHEN INSTITUTE OF TERAHERTZ TECHNOLOGY AND INNOVITION Co.,Ltd. Applicant after: Shenzhen Zhongtou Huaxun Terahertz Technology Co., Ltd Address before: 518000 Guangdong Province, Baoan District Xixiang street Shenzhen City Tian Yi Lu Chen Tian Bao Industrial District thirty-seventh building two floor East Applicant before: SHENZHEN INSTITUTE OF TERAHERTZ TECHNOLOGY AND INNOVITION Co.,Ltd. Applicant before: CHINA COMMUNICATION TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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