CN204556662U - 一种光学原子力一体化扫描探针显微镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光学原子力一体化扫描探针显微镜，包括主机、电子学控制器和上位机，主机包括电动样品台，电动样品台连接有照明系统，照明系统的上端设置有CCD装置和目镜，照明系统的上端设置有转换器，转换器的下端设置有若干物镜，若干物镜中的一个设置有探针架，探针架固定设置有扫描探针，转换器的下端一侧还设置有激光检测装置。本实用新型的有益效果：本实用新型显微镜同时集成了光学显微镜和扫描探针显微镜的操作简便、集成度和自动化程度高、样品成像范围大、可实现无极变倍放大的优点，从而解决了微纳行业从微米到纳米任意级别大小分析以及从二维到三维同时成像的问题，可满足科研、工业和教学等不同的应用需求。

Description

一种光学原子力一体化扫描探针显微镜

技术领域

本实用新型涉及显微镜领域，具体来说，涉及一种光学原子力一体化扫描探针显微镜。

背景技术

光学显微镜主要是利用凸透镜的光学放大及成像原理，把人眼所不能分辨的微小物体进行放大成像以供人们提取微细结构信息的光学仪器。光学显微镜对物体是二维成像，其极限分辨率最高能达到200nm，其成像范围跟物镜放大倍数有关，倍数越小，成像范围越大。而扫描探针显微镜是通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件（称之为扫描探针）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。通过激光检测法利用光电传感器检测由于原子间相互作用力导致的扫描探针发生形变或运动状态发生的变化，就可获得作用力分布信息，从而间接获得物质表面结构信息。扫描探针显微镜对物体是三维成像，其极限分辨率横向能达到0.2nm，纵向能达到0.05nm。

光学显微镜由于受到光波衍射极限的限制，其分辨率无法真正达到纳米级别，并且只能对样品进行二维成像。而扫描探针显微镜由于受到扫描范围的限制，其观测视野较小且难以对微小的样本区域定位。

针对上述相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

针对相关技术中上述的问题，本实用新型提出一种光学原子力一体化扫描探针显微镜，能够同时集成了光学显微镜和扫描探针显微镜的优点，解决微纳行业中从微米到纳米任意级别大小的分析以及从二维到三维同时成像的问题。

为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种光学原子力一体化扫描探针显微镜，包括主机和与所述主机依次连接的电子学控制器和上位机，所述主机包括底部的防震台，所述防震台上端设置有电动样品台，所述电动样品台内部设置有扫描器，所述电动样品台通过固定设置于所述防震台上端的支架连接有照明系统，所述照明系统的尾部设置有照明光源，所述照明系统的上端设置有CCD装置和目镜，所述照明系统的上端设置有转换器，所述转换器的下端设置有若干物镜，其中，若干所述物镜中的一个设置有探针架，所述探针架固定设置有扫描探针，所述转换器的下端一侧还设置有激光检测装置。

进一步地，所述物镜的个数为3个。

进一步地，所述防震台包括大理石平台和底部的防震脚垫。

进一步地，所述电动样品台的内部设置有Z轴升降装置。

本实用新型的有益效果：本实用新型显微镜同时集成了光学显微镜和扫描探针显微镜的操作简便、集成度和自动化程度高、样品成像范围大、可实现无极变倍放大的优点，从而解决了微纳行业从微米到纳米任意级别大小分析以及从二维到三维同时成像的问题，可满足科研、工业和教学等不同的应用需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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是根据本实用新型实施例所述的一种光学原子力一体化扫描探针显微镜的结构示意图。

图中：

1、上位机；2、电子学控制器；3、主机；4、防震台；5、电动样品台；6、扫描器；7、支架；8、照明光源；9、照明系统；10、CCD装置；11、目镜；12、转换器；13、物镜；14、激光检测装置；15、探针架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，根据本实用新型的实施例所述的一种光学原子力一体化扫描探针显微镜，包括主机3和与所述主机3依次连接的电子学控制器2和上位机1，所述上位机1与所述电子学控制器2相互通信，主要负责最终的图像采集和数据分析以及仪器工作各种控制命令的输出。所述电子学控制器2与所述主机3相连，是扫描探针显微镜的核心工作部分，主要负责系统与电脑的数据通信、光电信号的转换与处理、主机工作时的扫描驱动以及反馈控制、样品台的驱动等功能。所述主机3包括底部的防震台4，所述防震台4上端设置有电动样品台5，所述电动样品台5内部设置有扫描器6，电子学控制器2控制电动样品台5的移动，可以任意改变样品的扫描区域，从而获得感兴趣的样品扫描图像。所述电动样品台5的内部设有所述扫描器6，所述扫描器6是仪器工作时的核心运动部件，工作时样品固定在所述扫描器6的上端，通过控制系统驱动扫描器产生运动，从而带动样品运动进行扫描。所述电动样品台5通过固定设置于所述防震台4上端的支架7连接有照明系统9，所述照明系统9的尾部设置有照明光源8，所述照明系统9的上端设置有CCD装置10和目镜11，所述照明系统9的上端设置有转换器12，所述转换器12的下端设置有若干物镜13，其中，若干所述物镜13中的一个设置有探针架15，所述探针架15固定设置有扫描探针，所述转换器12的下端一侧还设置有激光检测装置14。

此外，在一个具体的实施例中，所述物镜13的个数为3个。

此外，在一个具体的实施例中，所述防震台4包括大理石平台和底部的防震脚垫。

此外，在一个具体的实施例中，所述电动样品台5的内部设置有Z轴升降装置，工作时，用来驱动待测样品和扫描器接近或离开扫描探针和物镜13。

为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本实用新型的上述技术方案进行详细说明。

仪器工作时，激光检测装置14发射一束激光经过显微镜的其中一个物镜13打在扫描探针上，再反射回到激光检测装置14中，由于待测样品与扫描探针之间原子相互作用力的影响，激光检测装置14接收到的光斑位置会发生偏转，利用光电传感器检测这些偏转量并转换成电信号，电子学控制器对电信号进行处理后再传输给上位机1，上位机1再将这些电信号进行分析，并以特定的算法以图像的形式呈现出来，从而最终获得样品表面形貌及结构信息。与此同时物镜13也会对待测的样品进行光学成像，我们还可以通过目镜11或者CCD装置10实时观测到待测样品的光学图像。这样就同时实现了光学显微镜和扫描探针显微镜的成像功能，另外工作时转动转换器12还能切换不同的放大物镜13，也能单独实现光学显微镜的功能。

综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，本实用新型显微镜同时集成了光学显微镜和扫描探针显微镜的操作简便、集成度和自动化程度高、样品成像范围大、可实现无极变倍放大的优点，从而解决了微纳行业从微米到纳米任意级别大小分析以及从二维到三维同时成像的问题，可满足科研、工业和教学等不同的应用需求。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种光学原子力一体化扫描探针显微镜，其特征在于，包括主机（3）和与所述主机（3）依次连接的电子学控制器（2）和上位机（1），所述主机（3）包括底部的防震台（4），所述防震台（4）上端设置有电动样品台（5），所述电动样品台（5）内部设置有扫描器（6），所述电动样品台（5）通过固定设置于所述防震台（4）上端的支架（7）连接有照明系统（9），所述照明系统（9）的尾部设置有照明光源（8），所述照明系统（9）的上端设置有CCD装置（10）和目镜（11），所述照明系统（9）的上端设置有转换器（12），所述转换器（12）的下端设置有若干物镜（13），其中，若干所述物镜（13）中的一个设置有探针架（15），所述探针架（15）固定设置有扫描探针，所述转换器（12）的下端一侧还设置有激光检测装置（14）。

2.根据权利要求1所述的光学原子力一体化扫描探针显微镜，其特征在于，所述物镜（13）的个数为3个。

3.根据权利要求1所述的光学原子力一体化扫描探针显微镜，其特征在于，所述防震台（4）包括大理石平台和底部的防震脚垫。

4.根据权利要求1所述的光学原子力一体化扫描探针显微镜，其特征在于，所述电动样品台（5）的内部设置有Z轴升降装置。