CN117214465A - 一种原位检测的便携式原子力显微成像装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种原位检测的便携式原子力显微成像装置，包括支撑单元和检测单元，支撑单元包括固定架、第一支撑架和第二支撑架，检测单元包括控制处理器、连接机构、探针机构、光学机构。利用固定架将原位检测的便携式原子力显微成像装置固定在被测设备上，调整第一支撑架、第二支撑架以及连接机构，使光学机构和探针机构移动至被测设备的检测区域的上方，三轴纳米位移台带动微悬臂以及检测探针按照设定的扫描路径移动，控制处理器得到被测设备的观测区域的表面结构数据。本发明的原位检测的便携式原子力显微成像装置，能够在无须对设备进行破坏取样的前提下进行检测。本发明还提供一种原子力显微成像测量方法，提高设备无损检测的操作便捷性。

Description

一种原位检测的便携式原子力显微成像装置及测量方法

技术领域

本发明涉及无损检测设备及其周边配套设施技术领域，特别是涉及一种原位检测的便携式原子力显微成像装置及测量方法。

背景技术

设备在服役过程中受载荷和服役环境影响容易产生开裂、腐蚀、材料劣化、疲劳损伤和高温蠕变损伤等缺陷，尽可能精确完整的获取关键服役设备材料损伤特征并评估继续使用的安全评价是保障设备安全运行的关键，尤其对于航空航天、轨道交通、石油化工等关系国家经济运行和人民日常生活的行业至关重要。现有的无损检测技术手段往往难以获取缺陷微纳米级的精确、完整信息，微小损伤缺陷的检测灵敏度不够高，对服役材料的损伤难以进行完整评价。

原子力显微镜能够以纳米级分辨率构建被测区域的三维形貌，为研究人员分析被测物体的微观纳米尺度结构和性质变化提供了有力工具，在航空航天、临床医学、生物医学工程、纳米材料与物理材料研究及微加工等领域中发挥着及其重要的作用。

但是，目前原子力显微镜使用主要局限在实验室中，大都需要提前将被测样品切割成特定大小的试样放置到台式原子力显微镜的试样台上进行检测。由于很多被测部件不希望切割破坏以免影响后续使用，同时被测部件寄希望于原子力显微镜的高精度成像功能对其进行微小损伤检测，因此目前的原子力显微镜无法满足现场设备的高精度无损检测需求。

因此，如何改变现有技术中，原子力显微镜无法进行现场设备无损检测的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种原位检测的便携式原子力显微成像装置及测量方法，以解决上述现有技术存在的问题，无须对现场设备进行破坏取样即可进行检测，实现了设备原位无损高精度显微成像检测。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种原位检测的便携式原子力显微成像装置，包括：

支撑单元，所述支撑单元包括固定架、第一支撑架和第二支撑架，所述固定架能够固定于被测设备上，所述第一支撑架沿第一方向可滑动地与所述固定架相连，所述第二支撑架沿第二方向可滑动地与所述第一支撑架相连，所述第一方向垂直于所述第二方向；

检测单元，所述检测单元包括控制处理器、连接机构和设置于所述连接机构上的探针机构、光学机构，所述连接机构沿第三方向可滑动地与所述第二支撑架相连，所述第三方向垂直于所述第一方向以及所述第二方向所在平面；所述探针机构包括三轴纳米位移台、微悬臂和检测探针，所述三轴纳米位移台与所述连接机构相连，所述微悬臂的一端与所述三轴纳米位移台相连，所述微悬臂的另一端与所述检测探针相连，所述三轴纳米位移台能够带动所述微悬臂和所述检测探针在空间内运动；所述光学机构包括视觉元件、光学镜头和光源，所述视觉元件正对所述光学镜头的目镜设置并能够获取图像，所述光学镜头的物镜以及所述光源均正对所述探针机构设置；所述控制处理器能够控制所述探针机构以及所述光学机构的工作状态，并使所述探针机构与所述光学机构相配合完成对所述被测设备的扫描检测。

优选地，所述固定架与所述第一支撑架之间、所述第一支撑架与所述第二支撑架之间、所述第二支撑架与所述连接机构之间均设置导向组件，所述导向组件包括滑块和与所述滑块相适配的滑轨，所述固定架、所述第一支撑架以及所述第二支撑架上均设置有所述滑轨，所述第一支撑架、所述第二支撑架以及所述连接机构均设置有所述滑块，所述滑块可滑动设置于所述滑轨上。

优选地，所述导向组件连接有驱动组件，所述导向组件与所述驱动组件一一对应；所述驱动组件包括驱动器、丝杠和驱动螺母，所述驱动器与所述丝杠相连，所述驱动螺母与所述丝杠螺纹连接，所述驱动螺母与所述滑块相连。

优选地，所述滑轨的两端均设置有限位元件，所述限位元件能够限制所述滑块的极限位置。

优选地，所述固定架的底部还设置固定支腿，所述固定支腿的高度能够调节。

优选地，所述固定架以及所述第一支撑架均为框架结构，所述第二支撑架以及所述检测单元位于所述第一支撑架的中空处。

优选地，所述支撑单元还包括辅助元件，所述固定架设置有允许所述辅助元件穿过的固定穿孔，所述辅助元件穿过所述固定穿孔后固定于所述被测设备上。

优选地，所述固定架上还设置有操作手柄。

优选地，所述检测单元还包括减振支脚，所述减振支脚可滑动地与所述连接机构相连，所述减振支脚能够与所述被测设备接触，且所述减振支脚与所述连接机构之间设置减振元件。

本发明还提供一种原子力显微成像测量方法，利用上述的原位检测的便携式原子力显微成像装置，包括如下步骤：

步骤一、利用所述固定架将所述原位检测的便携式原子力显微成像装置固定于被测设备上，利用所述视觉元件观察所述被测设备的表面情况，寻找所述被测设备的检测区域，调整第一支撑架和第二支撑架，将所述检测单元调整至所述被测设备的检测区域的上方；

步骤二、调整所述连接机构，以使所述光学机构和所述探针机构与所述被测设备的检测区域之间的距离满足检测需求；

步骤三、所述三轴纳米位移台带动所述微悬臂以及所述检测探针按照设定的扫描路径移动，所述控制处理器得到所述被测设备的观测区域的表面结构数据，并将生成的三维形貌图像显示在与所述原位检测的便携式原子力显微成像装置通信连接的计算机上。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明的原位检测的便携式原子力显微成像装置，无须对现场设备进行破坏取样即可进行原位在线高精度成像检测，利用固定架将原位检测的便携式原子力显微成像装置固定在被测设备上，利用视觉元件观察被测设备的表面情况，寻找被测设备的检测区域，然后调整第一支撑架、第二支撑架以及连接机构，使光学机构和探针机构移动至被测设备的检测区域的上方，在与被测设备的检测区域之间的距离满足检测需求后，三轴纳米位移台带动微悬臂以及检测探针按照设定的扫描路径移动，控制处理器得到被测设备的观测区域的表面结构数据，并将生成的三维形貌图像显示在与原位检测的便携式原子力显微成像装置通信连接的计算机上，光源为检测单元正常工作提供了保证，另外，在调整距离时，还能够利用光学机构，提高距离调整精确度。本发明的原位检测的便携式原子力显微成像装置，检测单元能够实现原子力显微镜的功能，能够以更高分辨率对待测设备表面进行无损检测成像，揭示设备微小损伤演化的机理，同时能够形成对设备安全服役的损伤检测预警等功能；与此同时，原位检测的便携式原子力显微成像装置能够利用支撑单元固定于被测设备上，并在三维空间内调节检测单元的位置，为检测单元正常工作提供有力保障，在无须对设备进行破坏取样的前提下进行检测，提高了无损检测的适应性。

除此之外，本发明还提供一种原子力显微成像测量方法，利用上述的原位检测的便携式原子力显微成像装置，提高设备无损检测的操作便捷性。

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为本发明实施例所公开的原位检测的便携式原子力显微成像装置的结构示意图；

图2为图1中A处的放大示意图；

图3为本发明实施例所公开的原位检测的便携式原子力显微成像装置的工作示意图。

其中，100为支撑单元，200为检测单元；

1为固定架，2为第一支撑架，3为第二支撑架，4为连接机构，5为三轴纳米位移台，6为检测探针，7为视觉元件，8为光学镜头，9为滑轨，10为滑块，11为驱动器，12为丝杠，13为驱动螺母，14为固定支腿，15为辅助元件，16为固定穿孔，17为减振支脚，18为操作手柄，19为被测设备。

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做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。

本发明的目的是提供一种原位检测的便携式原子力显微成像装置及测量方法，以解决上述现有技术存在的问题，无须对现场设备进行破坏取样即可进行检测，实现了设备原位无损高精度显微成像检测。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种原位检测的便携式原子力显微成像装置，支撑单元100和检测单元200，其中，支撑单元100包括固定架1、第一支撑架2和第二支撑架3，固定架1能够固定于被测设备19上，第一支撑架2沿第一方向可滑动地与固定架1相连，第二支撑架3沿第二方向可滑动地与第一支撑架2相连，第一方向垂直于第二方向；检测单元200包括控制处理器、连接机构4和设置于连接机构4上的探针机构、光学机构，连接机构4沿第三方向可滑动地与第二支撑架3相连，第三方向垂直于第一方向以及第二方向所在平面；探针机构包括三轴纳米位移台5、微悬臂和检测探针6，三轴纳米位移台5与连接机构4相连，微悬臂的一端与三轴纳米位移台5相连，微悬臂的另一端与检测探针6相连，三轴纳米位移台5能够带动微悬臂和检测探针6在空间内运动；光学机构包括视觉元件7、光学镜头8和光源，视觉元件7正对光学镜头8的目镜设置并能够获取图像，光学镜头8的物镜以及光源均正对探针机构设置；控制处理器能够控制探针机构以及光学机构的工作状态，并使探针机构与光学机构相配合完成对被测设备19的扫描检测。

此处需要解释说明的是，在本具体实施方式中，控制处理器为外置设备，探针机构、光学机构以及外部用于显示三维形貌图像的计算机均与控制处理器通信连接，控制处理器以及计算机均采用外置的设置方式，为原位检测的便携式原子力显微成像装置的检测工作提供了便利条件，计算机可采用便携式计算机，进一步提高本发明原位检测的便携式原子力显微成像装置的灵活适应性。

本发明的原位检测的便携式原子力显微成像装置，无须对现场设备进行破坏取样即可进行原位在线高精度成像检测，利用固定架1将原位检测的便携式原子力显微成像装置固定在被测设备19上，利用视觉元件7观察被测设备的表面情况，寻找被测设备的检测区域，然后调整第一支撑架2、第二支撑架3以及连接机构4，具体地，第一支撑架2相对于固定架1的滑动方向为第一方向，第二支撑架3相对于第一支撑架2的滑动方向为第二方向，连接机构4相对于第二支撑架3的滑动方向为第三方向，第一方向、第二方向以及第三方向两两相垂直，从而使检测单元200能够在三维空间内移动。在使光学机构和探针机构移动至被测设备19的检测区域的上方后，将光学机构和探针机构调整至与被测设备19的检测区域之间的距离满足检测需求，三轴纳米位移台5带动微悬臂以及检测探针6按照设定的扫描路径移动，控制处理器得到被测设备19的观测区域的表面结构数据，并将生成的三维形貌图像显示在与原位检测的便携式原子力显微成像装置通信连接的计算机上，光源为检测单元200正常工作提供了保证，另外，在调整距离时，还能够利用光学机构观测检测单元200与被测设备19之间的距离，提高距离调整精确度，并在检测过程中实时观测检测探针6所在位置的情况。本发明的原位检测的便携式原子力显微成像装置，检测单元200能够实现原子力显微镜的功能，提高了无损检测的准确性，揭示设备微纳损伤演化的机理，同时能够形成对设备安全服役的损伤检测预警等功能；与此同时，原位检测的便携式原子力显微成像装置能够利用支撑单元100固定于被测设备19上，并在三维空间内调节检测单元200的位置，为检测单元200正常工作提供有力保障，在无须对设备进行破坏取样的前提下进行检测，提高了无损检测的适应性。

此处需要解释说明的是，视觉元件7可选择CMOS数字相机；检测探针6选用自感应音叉探针，无需台式原子力显微镜中的激光和光斑位置探测部件，增强了发明装置的便携性；检测单元200的光源选择LED光源，并利用激光位移器作为调整距离的辅助元件；控制处理器包括探针信号放大器、压电扫描模块以及光电检测反馈模块，以保证检测单元200能够实现原子力显微镜的检测功能，LED光源、激光位移器、探针信号放大器、压电扫描模块以及光电检测反馈模块的结构以及工作原理为本领域技术人员的公知常识，此处不再赘述。

另外，本发明的三轴纳米位移台5带动检测探针6在三维空间内移动，得到微观形貌图像，例如，当将装置固定于竖直方向的检测面上时，三轴纳米位移台5带动检测探针6沿水平方向运动，对被测设备19的表面进行检测。相较于现有技术中原子力显微镜的一般沿竖直方向移动探针，水平方向移动被测样品，不适用于被测样品体积较大的工况；而本发明能够实现原位在线高精度成像检测，适用于更多的检测场景，极大提高了检测便捷性。

为了方便检测单元200的位置调整，固定架1与第一支撑架2之间、第一支撑架2与第二支撑架3之间、第二支撑架3与连接机构4之间均设置导向组件，在提高位置调整操作便捷性的同时，导向组件还能够为各部分结构调整提供导向作用。导向组件包括滑块10和与滑块10相适配的滑轨9，固定架1、第一支撑架2以及第二支撑架3上均设置有滑轨9，第一支撑架2、第二支撑架3以及连接机构4均设置有滑块10，滑块10可滑动设置于滑轨9上，方便了检测单元200的位置调整，同时提高了支撑元件的工作可靠性。

为了进一步提高位置调整的精确度，导向组件连接有驱动组件，导向组件与驱动组件一一对应，驱动组件能够带动滑块10运动，从而提高检测单元200位置调整的可控程度。在本具体实施方式中，驱动组件包括驱动器11、丝杠12和驱动螺母13，驱动器11与丝杠12相连，驱动螺母13与丝杠12螺纹连接，驱动螺母13与滑块10相连，驱动器11可选择电机，利用驱动器11带动丝杠12转动，带动与之相配合的驱动螺母13往复运动，从而实现带动滑块10运动的目的，提高支撑单元100位置调整的精确度和便捷性，同时提高原位检测的便携式原子力显微成像装置的自动化程度；在实际应用中，还可以在驱动器11处设置制动器，进一步提高驱动器11的工作安全性。

为了提高位置调整的安全性，在滑轨9的两端均设置有限位元件，限位元件能够限制滑块10的极限位置。在实际应用中，限位元件可选择接近开关，在滑块10滑动到接近限位元件时，触发限位元件，控制处理器限制滑块10沿原方向继续移动；本具体实施方式采用在滑轨9两端设置限位块的形式，限制滑块10的极限运动位置，避免滑块10滑出工作范围；同样地，驱动器11设置制动器，能够有效避免检测单元200在非工作状态时由于自重滑落，提高检测单元200的调整安全系数，避免检测单元200滑落损坏。

还需要说明的是，固定架1的底部还设置固定支腿14，固定支腿14的高度能够调节，当本发明的原位检测的便携式原子力显微成像装置应用于非平面的检测环境时，可利用固定支腿14调整固定架1的位置，提高支撑单元100的支撑稳定性。在本具体实施方式中，在固定架1的四角均设置有固定支腿14，在实际应用中，还可以根据固定架1的形状规格调整固定支腿14的设置位置和设置数量，满足不同的支撑需求，在保证支撑单元100稳定性的同时，提高支撑单元100的灵活适应性。

其中，在调整检测单元200与被测设备19之间的距离时，可利用距离测量机构，快速检测和调整检测探针6与被测设备19之间的间距，在间距满足工作需求时，即可进行检测，提高检测工作效率。

具体地，固定架1以及第一支撑架2均为框架结构，减轻支撑单元100质量，同时方便检测单元200的安装固定，第二支撑架3以及检测单元200位于第一支撑架2的中空处，有利于提高装置检测时的稳定性，为检测单元200正常工作提供保障。

在本发明的其他具体实施方式中，支撑单元100还包括辅助元件15，固定架1设置有允许辅助元件15穿过的固定穿孔16，辅助元件15穿过固定穿孔16后固定于被测设备19上。在实际应用中，辅助元件15可选择捆绑带或绑扎带等，将辅助元件15穿过固定穿孔16后，绑扎在被测设备19上，如图3所示，方便操作，进一步提高装置的工作稳定性和可靠性。

在实际应用中，可在固定架1上设置操作手柄18，方便装置的移动和固定等，提高操作便捷性。

还需要强调的是，检测单元200还包括减振支脚17，减振支脚17可滑动地与连接机构4相连，减振支脚17能够与被测设备19接触，且减振支脚17与连接机构4之间设置减振元件，且减振元件位于三轴纳米位移台5与被测设备19之间，设置减振元件能够降低测量现场的轻微振动对测量的影响，进一步提高检测单元200的检测精确度。此处需要解释说明的是，减振元件可选择弹性件或阻尼器等结构，可根据实际工况选择合适的减振元件，满足减振需求。在本发明的其他具体实施方式中，还可以在固定支腿14处加装减振元件，进一步增强装置的隔振效果。

相较于现有技术中的原子力显微镜，本发明的原位检测的便携式原子力显微成像装置，直接附加在被测设备19上进行测量，三轴纳米位移台5带动检测探针6移动，被测设备19保持不动；而现有技术中的台式原子力显微镜，无法进行原位检测，需要对被测设备进行破坏制作样品，然后利用载物台驱动固定大小的样品进行移动，完成测量。本发明的原位检测的便携式原子力显微成像装置，操作便捷，极大地增强了装置的检测适应性。

另外，本发明的原位检测的便携式原子力显微成像装置，固定在被测设备19上之后，检测单元200移动，能够在一定范围内测量，得到多个点位的微观形貌图像，一次固定，多点测量，例如，固定一次后，检测单元200能够在100mm×100mm的范围内移动，检测单元200在多个指定位置能够测量得到多个100μm×100μm的图像。

进一步地，本发明还提供一种原子力显微成像测量方法，利用上述的原位检测的便携式原子力显微成像装置，包括如下步骤：

步骤一、将原位检测的便携式原子力显微成像装置通过辅助元件15固定于被测设备19表面；

步骤二、利用支撑单元100调整检测单元200的位置到初始位置；

步骤三、通过光学机构观测被测设备19表面的基本情况，通过支撑单元100调整光学机构所观测的区域，确认需要成像测量的具体区域；

步骤四、距离测量机构测量距离数据，计算检测探针6与被测设备19的具体区域的距离数据；

步骤五、检测探针6移动到被测设备19的具体区域；

步骤六、支撑单元100调整检测探针6逼近物体表面，直到进入检测探针6的作用距离范围之内，减振支脚17与被测设备19表面接触，减振元件被压缩；

步骤七、三轴纳米位移台5按照设定的扫描路径移动探针，通过控制处理器得到被测表面起伏数据；

步骤八、扫描完成，根据扫描数据生成被测区域的原子力扫描显微三维形貌图像。

本发明的原位检测的便携式原子力显微成像装置，直接在设备表面进行原子力显微成像，无需将设备进行破坏取样，原子力显微成像作为分析材料微观物性的重要技术，可以对设备关键部件损伤的微纳形貌特征，比如蠕变孔洞、疲劳微小裂纹等，以及粗糙度和表面性能进行精确量化表征评价。本发明的原位检测的便携式原子力显微成像装置，结构简单，便携性较佳，实现了现场无损检测。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种原位检测的便携式原子力显微成像装置，其特征在于，包括：

支撑单元，所述支撑单元包括固定架、第一支撑架和第二支撑架，所述固定架能够固定于被测设备上，所述第一支撑架沿第一方向可滑动地与所述固定架相连，所述第二支撑架沿第二方向可滑动地与所述第一支撑架相连，所述第一方向垂直于所述第二方向；

检测单元，所述检测单元包括控制处理器、连接机构和设置于所述连接机构上的探针机构、光学机构，所述连接机构沿第三方向可滑动地与所述第二支撑架相连，所述第三方向垂直于所述第一方向以及所述第二方向所在平面；所述探针机构包括三轴纳米位移台、微悬臂和检测探针，所述三轴纳米位移台与所述连接机构相连，所述微悬臂的一端与所述三轴纳米位移台相连，所述微悬臂的另一端与所述检测探针相连，所述三轴纳米位移台能够带动所述微悬臂和所述检测探针在空间内运动；所述光学机构包括视觉元件、光学镜头和光源，所述视觉元件正对所述光学镜头的目镜设置并能够获取图像，所述光学镜头的物镜以及所述光源均正对所述探针机构设置；所述控制处理器能够控制所述探针机构以及所述光学机构的工作状态，并使所述探针机构与所述光学机构相配合完成对所述被测设备的扫描检测。

2.根据权利要求1所述的原位检测的便携式原子力显微成像装置，其特征在于：所述固定架与所述第一支撑架之间、所述第一支撑架与所述第二支撑架之间、所述第二支撑架与所述连接机构之间均设置导向组件，所述导向组件包括滑块和与所述滑块相适配的滑轨，所述固定架、所述第一支撑架以及所述第二支撑架上均设置有所述滑轨，所述第一支撑架、所述第二支撑架以及所述连接机构均设置有所述滑块，所述滑块可滑动设置于所述滑轨上。

3.根据权利要求2所述的原位检测的便携式原子力显微成像装置，其特征在于：所述导向组件连接有驱动组件，所述导向组件与所述驱动组件一一对应；所述驱动组件包括驱动器、丝杠和驱动螺母，所述驱动器与所述丝杠相连，所述驱动螺母与所述丝杠螺纹连接，所述驱动螺母与所述滑块相连。

4.根据权利要求2所述的原位检测的便携式原子力显微成像装置，其特征在于：所述滑轨的两端均设置有限位元件，所述限位元件能够限制所述滑块的极限位置。

5.根据权利要求1所述的原位检测的便携式原子力显微成像装置，其特征在于：所述固定架的底部还设置固定支腿，所述固定支腿的高度能够调节。

6.根据权利要求1所述的原位检测的便携式原子力显微成像装置，其特征在于：所述固定架以及所述第一支撑架均为框架结构，所述第二支撑架以及所述检测单元位于所述第一支撑架的中空处。

7.根据权利要求1所述的原位检测的便携式原子力显微成像装置，其特征在于：所述支撑单元还包括辅助元件，所述固定架设置有允许所述辅助元件穿过的固定穿孔，所述辅助元件穿过所述固定穿孔后固定于所述被测设备上。

8.根据权利要求7所述的原位检测的便携式原子力显微成像装置，其特征在于：所述固定架上还设置有操作手柄。

9.根据权利要求1-8任一项所述的原位检测的便携式原子力显微成像装置，其特征在于：所述检测单元还包括减振支脚，所述减振支脚可滑动地与所述连接机构相连，所述减振支脚能够与所述被测设备接触，且所述减振支脚与所述连接机构之间设置减振元件。

10.一种原子力显微成像测量方法，利用权利要求1-9任一项所述的原位检测的便携式原子力显微成像装置，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、利用所述固定架将所述原位检测的便携式原子力显微成像装置固定于被测设备上，利用所述视觉元件观察所述被测设备的表面情况，寻找所述被测设备的检测区域，调整第一支撑架和第二支撑架，将所述检测单元调整至所述被测设备的检测区域的上方；

步骤二、调整所述连接机构，以使所述光学机构和所述探针机构与所述被测设备的检测区域之间的距离满足检测需求；

步骤三、所述三轴纳米位移台带动所述微悬臂以及所述检测探针按照设定的扫描路径移动，所述控制处理器得到所述被测设备的观测区域的表面结构数据，并将生成的三维形貌图像显示在与所述原位检测的便携式原子力显微成像装置通信连接的计算机上。