CN217332511U - 一种扫描探针更换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种扫描探针更换装置，扫描探针更换装置包括探针安装部件，所述探针安装部件的顶面设置有第一吸附件，探针安装部件顶面设置有定位槽；基座，所述基座上设置有多个工作位置，探针安装部件能够安装于工作位置，基座上设置有移动件，移动件上设置有第一限位结构，第一限位结构凸出于移动件的侧面，移动件设置于基座的相对两侧。本实用新型中，多个探针安装部件安装在基座的多个工作位置，第一限位结构能够防止探针安装部件从基座上脱落，扫描探针成像设备进行探针安装时，两个移动件相互远离，探针安装部件能够通过第一吸附件安装到扫描探针成像设备上，并通过定位槽进行探针安装部件的定位，便于探针安装。

Description

一种扫描探针更换装置

技术领域

本实用新型涉及显微设备技术领域，特别涉及一种扫描探针更换装置。

背景技术

扫描探针成像设备主要分为原子力显微镜和扫描隧道电流显微镜，基本的组成包括光学系统、悬臂梁探针、反馈控制器以及样品扫描平台。扫描探针作为一种精密传感器，在整个系统中扮演非常重要的作用，在目前的原子力显微镜、扫描隧道电流显微镜当中，由于扫描探针作为一种损耗品，寿命较短，同时扫描探针放置的定位要求很精密，因此其更换方式基本为人工操作，需要非常有经验的操作人员才能完成此操作。人工将扫描探针装夹到探针夹的过程良率较低，同时探针夹装载过程需要停机操作，降低了工作效率，同时在工业精密检测中，人工操作不符合标准化生产的要求。

实用新型内容

为解决上述技术问题中的至少之一，本实用新型提供一种扫描探针更换装置，所采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种扫描探针更换装置，包括：

探针安装部件，所述探针安装部件的顶面设置有第一吸附件，所述探针安装部件顶面设置有定位槽；基座，所述基座上设置有多个工作位置，所述探针安装部件能够安装于所述工作位置，所述基座上设置有移动件，所述移动件上设置有第一限位结构，所述第一限位结构凸出于所述移动件的侧面，所述移动件设置两个，两个所述移动件设置于所述基座的相对两侧。

本实用新型的某些实施例中，所述探针安装部件底面设置有第一定位结构，各所述工作位置底部设置有第二定位结构，所述第一定位结构能够安装在所述第二定位结构上。

本实用新型的某些实施例中，所述基座上设置有第一电机、传动件，所述第一电机的输出轴连接所述传动件，所述传动件连接所述移动件，所述第一电机通过所述传动件控制两个所述移动件相互靠近或远离。

本实用新型的某些实施例中，所述传动件包括主动部，所述主动部包括联轴器、第二曲柄，所述第一电机的输出轴连接所述联轴器，所述联轴器上铰接两个所述第二曲柄，两个所述第二曲柄分别连接两个所述移动件。

本实用新型的某些实施例中，所述传动件还包括一个或多个从动部，各所述从动部包括第一曲柄、第三曲柄，所述第一曲柄上铰接两个所述第三曲柄，两个所述第三曲柄分别连接两个所述移动件。

本实用新型的某些实施例中，所述传动件还包括连接杆，所述联轴器、所述第一曲柄分别与所述连接杆铰接，所述连接杆设置有两个，所述连接杆与所述第一曲柄形成平行四边形结构。

本实用新型的某些实施例中，所述扫描探针更换装置还包括移动组件，所述移动组件能够驱动所述基座或扫描探针成像设备移动。

本实用新型的某些实施例中，扫描探针更换装置还包括固定座，所述固定座顶面用于连接扫描探针成像设备，所述固定座底面用于连接所述探针安装部件，所述固定座底面设置有第二吸附件，所述第二吸附件能够与所述第一吸附件吸附，所述固定座底面设置有凸出部，所述凸出部能够安装在所述定位槽上。

本实用新型的某些实施例中，所述探针安装部件顶面边缘设置有第二限位结构，通过所述移动件的运动，所述第一限位结构能够安装在所述第二限位结构上。

本实用新型的实施例至少具有以下有益效果：本实用新型中，多个探针安装部件安装在基座的多个工作位置上，第一限位结构能够防止探针安装部件从基座上脱落，扫描探针成像设备进行探针安装时，两个移动件相互远离，移动件带动第一限位结构脱离探针安装部件的范围，探针安装部件能够通过第一吸附件安装到扫描探针成像设备上，并通过定位槽进行探针安装部件的定位，便于探针安装。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型一种扫描探针更换装置的结构示意图；

图2是本实用新型一种扫描探针更换装置中探针安装部件的结构示意图；

图3是本实用新型一种扫描探针更换装置中探针安装部件底面的俯视图；

图4是本实用新型一种扫描探针更换装置中固定座底面的示意图；

图5是本实用新型一种扫描探针更换装置中移动件的结构示意图；

图6是本实用新型一种扫描探针更换装置中传动件的结构示意图。

附图标记：100、探针安装部件；101、探针头部运动孔；102、第一吸附件；103、定位槽；104、凹槽；105、第一定位结构；106、第二限位结构；200、固定座；201、第二吸附件；202、凸出部；300、基座；301、工作位置；302、第二定位结构；303、移动件；304、第一限位结构；305、联轴器；306、第二曲柄；307、第一曲柄；308、连接件；309、导轨结构；310、第三曲柄。

具体实施方式

本部分将结合图1至图6详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，若出现术语“中心”、“中部”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。限定有“第一”、“第二”的特征是用于区分特征名称，而非具有特殊含义，此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型实施例提供一种扫描探针更换装置，包括探针安装部件100、基座300。扫描探针固定在探针安装部件100上，扫描探针在工作过程中靠近被测物体，被测物体与扫描探针之间存在作用力，作用力使扫描探针头部发生形变或运动状态发生变化，通过检测这些变化得到被测物体表面情况。因此，探针安装部件100需要避免影响扫描探针头部的运动。探针安装部件100上设置有探针头部运动孔101，探针头部运动孔101贯穿所述探针安装部件100的顶面和底面，扫描探针连接于探针安装部件100之后，扫描探针的头部处于探针头部运动孔101的范围内，扫描探针的头部有充分的空间进行运动，进而完成成像过程。具体地，探针头部运动孔101位于探针安装部件100的中部，便于对扫描探针的定位。

在一些示例中，探针安装部件100底面设置有凹槽104，凹槽104用于连接扫描探针，具体地，扫描探针尾部通过UV胶固定连接于凹槽104中，凹槽104形状与扫描探针尾部的形状相对应，或者固定件底面设置有凸出的连接部，连接部上设置有凹槽104。

进一步地，在保证扫描探针固定连接于探针安装部件100的情况下，为使扫描探针的头部位于探针头部运动孔101的范围内，凹槽104的一端连通探针头部运动孔101。

在一些示例中，探针安装部件100的顶面设置有第一吸附件102，第一吸附件102用于将探针安装部件100与扫描探针成像设备连接，为保证使用过程中连接稳固，第一吸附件102设置至少两个，在探针安装部件100与扫描探针成像设备连接后，需要进一步避免探针安装部件100与扫描探针成像设备之间产生相对运动，探针安装部件100顶面设置有定位槽103，为保证探针安装部件100充分定位，定位槽103至少设置两个。具体地，第一吸附件102设置三个，定位槽103设置三个。

在一些示例中，扫描探针更换装置还包括固定座200，固定座200顶面与扫描探针成像设备固定连接，固定座200底面用于连接探针安装部件100，固定座200底面设置有第二吸附件201，第二吸附件201的位置与第一吸附件102的位置相对应，通过第一吸附件102与第二吸附件201的吸附作用，将固定座200与探针安装部件100连接。具体地，第一吸附件102与第二吸附件201均为磁性件，第一吸附件102为磁性件第二吸附件201由铁磁性材料制成，或者，第一吸附件102由铁磁性材料制成第二吸附件201为磁性件。

可以理解的是，当固定座200或探针安装部件100意外受力的情况下，固定座200与探针安装部件100容易产生相对运动，导致成像误差。因此，在固定座200底面设置有凸出部202，凸出部202能够安装在定位槽103上，凸出部202的位置与所述定位槽103的位置相对应。当探针安装部件100有相对于固定座200转动或移动的趋势时，探针安装部件100受到凸出部202给予的运动趋势反方向的作用力，阻碍探针安装部件100的运动，对探针安装部件100进行定位。

具体地，为使凸出部202安装到定位槽103的过程更加方便易行，凸出部202设置为球形，凸出部202的形状与定位槽103的截面形状相对应，定位槽103的截面形状为V形或弧形。

在一些示例中，第一吸附件102在探针安装部件100顶面沿圆周分布，使探针安装部件100与固定座200之间磁性吸附的位置更广泛地覆盖于探针安装部件100与固定座200的接触面，提升吸附与连接效果；定位槽103在探针安装部件100顶面沿圆周分布，在探针安装部件100有相对于固定座200运动的趋势时，探针安装部件100受力均匀，提升探针安装部件100的耐用性，同时，保证了探针安装部件100与固定座200之间的定位效果。

在一些示例中，扫描探针更换装置包括基座300，基座300设置有多个工作位置301，工作位置301用于安装探针安装部件100，工作位置301形状与探针安装部件100形状相对应，工作位置301的数量根据探针安装部件100的数量或扫描成像过程的具体需求确定。各工作位置301成排并列设置，当工作位置301装载探针安装部件100后，便于统一对探针安装部件100进行固定，同时，使基座300体积更小，便于存放和使用。

进一步地，探针安装部件100底面设置有第一定位结构105，工作位置301底部设置有第二定位结构302，第二定位结构302的形状与第一定位结构105形状相对应，当探针安装部件100安装在工作位置301内时，第一定位结构105安装在第二定位结构302上，避免探针安装部件100与基座300之间产生相对转动。具体地，第一定位结构105为凹陷结构，第二定位结构302为凸出结构，探针安装部件100安装在工作位置301时，第二定位结构302能够嵌入第一定位结构105中；或者，第一定位结构105为凸出结构，第二定位结构302为凹陷结构，探针安装部件100安装在工作位置301时，第一定位结构105能够嵌入第二定位结构302中。

在一些示例中，基座300上设置有移动件303，移动件303用于使探针安装部件100保持在工作位置301处，移动件303设置两个，两个移动件303设置于基座300的相对两侧，移动件303上设置有第一限位结构304，具体地，移动件303上设置有第一限位结构304，所述第一限位结构304凸出于所述移动件303的侧面，第一限位结构304能够将探针安装部件100固定在相应的工作位置301中。可以理解的是，每个移动件303上第一限位结构304的数量与工作位置301的数量相同，设置两个移动件303能够更加稳固地对探针安装部件100进行限位，移动件303位于基座300上与各工作位置301距离一致的两侧面上。具体地，第一限位结构304为板状。

进一步地，移动件303上设置有导轨结构309，导轨结构309与基座300上的导轨孔相对应，保证移动件303之间的移动趋势为相互靠近或相互远离，避免移动件303在受力时出现异常的运动方向。探针安装部件100顶面边缘设置有第二限位结构106，具体地，第二限位结构106为凹陷结构，通过移动件303的运动，第一限位结构304能够嵌入第二限位结构106中，或者，第一限位结构304能够脱离第二限位结构106的范围，第一限位结构304在安装状态下，将探针安装部件100固定。同时，凹陷结构的台阶处形成限位面，第一限位结构嵌入凹陷结构时，限位面与第一限位结构304的侧面接触，避免探针安装部件100与基座300之间的相对转动。

在一些示例中，基座300上设置有第一电机和传动件，第一电机的输出轴连接传动件，传动件连接移动件303。第一电机转动带动传动件，使传动件产生向外扩张或向内收缩的力，进而使各移动件303通过平动相互靠近或相互远离，可以理解的是，使用过程中，移动基座300，将基座300中某个探针安装部件100的位置与扫描探针成像设备对应，此时，当移动件303向基座300外部平动直至第一限位结构304脱离探针安装部件100的范围后，探针安装部件100在竖直方向上能够移动，探针安装部件100能够装载到扫描探针成像设备上。

装载完成后，第一电机转动带动传动件，使移动件303平动相互靠近，直至第一限位结构304安装在第二限位结构106上，其余探针安装部件100竖直方向运动被限制。

在一些示例中，传动件包括主动部，主动部包括联轴器305、第二曲柄306，第一电机输出轴连接联轴器305，联轴器305上铰接两个第二曲柄306，两个第二曲柄306分别连接两个移动件303。联轴器305、第二曲柄306之间自然形成折线状的折叠形式，在第一电机的驱动下，随联轴器305与第二曲柄306之间折叠程度的变化，移动件303具有较大的移动行程。

采用可折叠形式的传动件能够使两个移动件303之间的距离在较大的控制范围内，提升移动件303的行程使第一固定件充分限制或充分远离探针安装部件100，保证扫描探针更换装置的正常运行。

可以理解的是，在传动件中，联轴器305两端直接与两侧的移动件303分别连接，第一电机驱动下联轴器305倾斜的角度发生变化，直接带动移动件303运动，使移动件303之间的距离产生变化。

在一些示例中，传动件包括一个或多个从动部，每个从动部包括第一曲柄307、第三曲柄310，当移动件303由联轴器305连接的两个第二连杆驱动时，每个移动件303只有一处受力，进而完成移动件303之间靠近或远离的运动，容易使移动件303在移动过程中自身产生偏转，影响正常工作。因此，需要设置从动部以保证移动件303受力均匀。

进一步地，第一曲柄307与联轴器305并列设置，第一曲柄307铰接于基座300上，第一曲柄307上铰接两个第三曲柄310，两个第三曲柄310分别连接两个移动件303，使移动件303包含多个受力处，保护移动件303的同时，使移动件303运动更加平稳。

在一些示例中，传动件包括连接杆308，联轴器305、第一曲柄307分别与连接杆308铰接，保证第一曲柄307与联轴器305的运动状态一致。具体地，连接杆设置两个，连接杆与所述第一曲柄307形成平行四边形结构。

在一些示例中，扫描探针更换装置包括中断系统，中断系统包括触点检测模块，触点检测模块设置有触点开关，当基座300或扫描探针成像设备到达触点位置时，触发触点开关，基座300和扫描探针成像设备之间的相对运动中断。

在一些示例中，中断系统包括紧急制动模块，紧急制动模块设置有制动按钮，当按动制动按钮时，中断系统发出信号，通过信号中断基座300和扫描探针成像设备之间的相对运动。

在一些示例中，中断系统还包括外部信号检测模块，当使用硬件脉冲驱动扫描探针更换装置时，使用者触发外部信号，则基座300和扫描探针成像设备之间的相对运动中断。

在一些示例中，扫描探针更换装置包括移动组件，移动组件控制基座300与扫描探针成像设备之间的相对位置，当需要更换探针安装部件100时，移动组件控制基座300到达指定位置，便于更换。

进一步地，移动组件与基座300连接，扫描探针成像设备不动的情况下，通过基座300的移动保证基座300与扫描探针成像设备之间的相对位置；或者，移动组件与扫描探针成像设备连接，基座300不动的情况下，通过扫描探针成像设备的移动保证基座300与扫描探针成像设备之间的相对位置。

具体地，移动组件包括第二电机和触点开关，第二电机与基座300连接，第二电机能够驱动基座300运动，使基座300与扫描探针成像设备之间产生相对运动，进而使扫描探针成像设备的扫描头对准相应的工作位置301。同时，基座300上设置有连接件308，基座300与移动组件之间通过连接件308固定连接。

在需要改变基座300与扫描探针成像设备的相对位置时，首先移动组件会进行初始化，为接收信号做准备，当收到进行探针更换的指令后，移动组件根据当前基座300上承载探针安装部件100的情况选择相应的移动方向和移动速度；第二电机工作，驱动基座300进行运动，当运动到触点开关的位置时，触点开关触发，第二电机停止工作；当没有运动到触点开关的位置时，第二电机继续工作。

在本说明书的描述中，若出现参考术语“一个实施例”、“一些实例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种扫描探针更换装置，其特征在于，包括：

探针安装部件(100)，所述探针安装部件(100)的顶面设置有第一吸附件(102)，所述探针安装部件(100)顶面设置有定位槽(103)；

基座(300)，所述基座(300)上设置有多个工作位置(301)，所述探针安装部件(100)能够安装于所述工作位置(301)，所述基座(300)上设置有移动件(303)，所述移动件(303)上设置有第一限位结构(304)，所述第一限位结构(304)凸出于所述移动件(303)的侧面，所述移动件(303)设置两个，两个所述移动件(303)设置于所述基座(300)的相对两侧。

2.根据权利要求1所述的扫描探针更换装置，其特征在于，所述探针安装部件(100)底面设置有第一定位结构(105)，各所述工作位置(301)底部设置有第二定位结构(302)，所述第一定位结构(105)能够安装在所述第二定位结构(302)上。

3.根据权利要求1所述的扫描探针更换装置，其特征在于，所述基座(300)上设置有第一电机、传动件，所述第一电机的输出轴连接所述传动件，所述传动件连接所述移动件(303)，所述第一电机通过所述传动件控制两个所述移动件(303)相互靠近或远离。

4.根据权利要求3所述的扫描探针更换装置，其特征在于，所述传动件包括主动部，所述主动部包括联轴器(305)、第二曲柄(306)，所述第一电机的输出轴连接所述联轴器(305)，所述联轴器(305)上铰接两个所述第二曲柄(306)，两个所述第二曲柄(306)分别连接两个所述移动件(303)。

5.根据权利要求4所述的扫描探针更换装置，其特征在于，所述传动件还包括一个或多个从动部，各所述从动部包括第一曲柄(307)、第三曲柄(310)，所述第一曲柄(307)上铰接两个所述第三曲柄(310)，两个所述第三曲柄(310)分别连接两个所述移动件(303)。

6.根据权利要求5所述的扫描探针更换装置，其特征在于，所述传动件还包括连接杆(308)，所述联轴器(305)、所述第一曲柄(307)分别与所述连接杆(308)铰接，所述连接杆(308)设置有两个，所述连接杆(308)与所述第一曲柄(307)形成平行四边形结构。

7.根据权利要求1所述的扫描探针更换装置，其特征在于，所述扫描探针更换装置还包括移动组件，所述移动组件能够驱动基座(300)或扫描探针成像设备移动。

8.根据权利要求1所述的扫描探针更换装置，其特征在于，扫描探针更换装置还包括固定座(200)，所述固定座(200)顶面用于连接扫描探针成像设备，所述固定座(200)底面用于连接所述探针安装部件(100)，所述固定座(200)底面设置有第二吸附件(201)，所述第二吸附件(201)能够与所述第一吸附件(102)吸附，所述固定座(200)底面设置有凸出部(202)，所述凸出部(202)能够安装在所述定位槽(103)上。

9.根据权利要求1所述的扫描探针更换装置，其特征在于，所述探针安装部件(100)顶面边缘设置有第二限位结构(106)，通过所述移动件(303)的运动，所述第一限位结构(304)能够安装在所述第二限位结构(106)上。

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