[實用新型]掃描隧道顯微鏡測試臺

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 01201380.3
• 申請日: 2001-02-13
• 公開（公告）號: CN2465197Y
• 公開（公告）日: 2001-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐延安
• 申請（專利權(quán)）人: 徐延安
• 主分類號: G02B21/26
• 分類號: G02B21/26
• 代理公司: 北京科龍環(huán)宇專利事務(wù)所
• 代理人: 孫皓晨

本實用新型涉及材料分析儀器，特別涉及用于納米材料性能測試的掃描隧道顯微鏡測試臺。

掃描隧道顯微鏡(STM)具有原子顯象能力，主要用于研究物質(zhì)表面的原子和分子的幾何結(jié)構(gòu)及與電子行為有關(guān)的物理化學(xué)性質(zhì)。STM也是納米科技中的重要工具。由于STM可在表面達到原子級的精確定位，它的探針還可對表面非常有限的區(qū)域產(chǎn)生影響，從而為納米尺度上提供了一個微小實驗室，STM可成為在納米尺度上對表面進行改性的工具，為納米制造領(lǐng)域開拓了廣闊的應(yīng)用前景。

目前納米技術(shù)的研究和應(yīng)用飛速發(fā)展，在對納米材料進行分析測試時，需要使用掃描隧道顯微鏡，將被觀測的樣品置于專門的測試臺上，在其上有專門的探針和激光源及激光接收器，還有調(diào)節(jié)被觀測樣品位置和光接收器位置的調(diào)節(jié)裝置。現(xiàn)有的掃描隧道顯微鏡測試臺有以下不足：

1、激光器和接收器水平放置，并分別裝在三維和二維調(diào)節(jié)架上，在激光的光路上方設(shè)置了兩塊反光鏡，影響操作者觀測樣品，且結(jié)構(gòu)也復(fù)雜；由于光路長，光易發(fā)散，光斑大，使靈敏度降低，因調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)多使操作復(fù)雜，也帶來一些不穩(wěn)定因素。

2、測試臺都被一個套筒罩住，在進行樣品的位置調(diào)整時從側(cè)面不能觀察樣品的位置變化情況，操作難度增大，誤操作易損壞針尖、樣品和壓電陶瓷管。

3、由于樣品大小不一，樣品座與針尖有十幾毫米間距，目前儀器采用步進電機帶動升降，電機每步走7.5納米，一般升降都要15-20分鐘，對于大體積的樣品的位置調(diào)整需要很長時間，很不方便，浪費時間。

4、周圍微小的振動是不斷的，沒有減振裝置，對納米材料的測試有不可忽略的影響。

5、在STM工作時整個測試臺無屏蔽裝置，周圍的電磁場、氣流、粉塵和光影響測試的精度。

本實用新型的目的就是克服上述的不足，提供一種不需反光鏡，能在幾個側(cè)面觀察樣品，可以粗調(diào)樣品臺縱向位置，有減振裝置和屏蔽罩的一種掃描隧道顯微鏡測試臺。

本實用新型的技術(shù)方案是：它包括從上至下依次設(shè)置的激光器、激光接收器，及兩個微調(diào)臺，位于激光器下面的探針尖及其連接的針尖架，測試樣品臺及下面的壓電陶瓷管，及其x、y、z向調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)裝置置于一外套內(nèi)，其特征在于：所述的激光器發(fā)出的光束直接照射在探針尖上并直接反射到激光接收器上；在樣品臺下方有10mm觀察縫，可從側(cè)面觀察；所述的樣品臺的升降調(diào)節(jié)器設(shè)置有粗調(diào)節(jié)裝置；所述測試臺的底部有一減振裝置；在整個測試臺外部套有一個屏蔽罩。

所述的粗調(diào)節(jié)裝置包括設(shè)置在所述的調(diào)節(jié)裝置外套底部中心縱向的螺絲孔和與其配套螺桿及其下端的調(diào)節(jié)手柄：調(diào)節(jié)裝置與外套之間滑動配合，可以隨螺桿的轉(zhuǎn)動沿縱向移動。

所述的減振裝置包括基座及設(shè)置在該基座周邊的3-8個減振彈簧，該彈簧的下端置于基座上，其上端套在一個與測試臺連接的套筒內(nèi)，該套筒的上底中心有一圓孔，在該彈簧的中心有一固定在基座上的縱向定位柱，該定位柱的上端穿過上述的套筒上底的圓孔。

所述的屏蔽罩為鐘形，可以屏蔽電磁場、光線及氣流，在其頂端有一透明的觀察窗。

本實用新型的優(yōu)點是：

1、將激光器直接對準探針尖，并直接反射到激光接收器上，去掉了現(xiàn)有技術(shù)中在激光的入射與反射途中的兩個反射鏡，不僅簡化了結(jié)構(gòu)，還消除了反射鏡對操作者視線的影響，由于光路縮短，使靈敏度和穩(wěn)定性均有提高。

2、現(xiàn)有技術(shù)中探針尖和樣品臺都置于一個封閉的套筒內(nèi)，在兩個側(cè)面不能觀察到針尖和樣品，使得在測試前不好調(diào)節(jié)針尖與樣品的位置，往往調(diào)不到位或使針尖撞上述樣品及壓電陶瓷管造成損壞。本實用新型在針尖和樣品臺的側(cè)面留有間隙可以在初步調(diào)節(jié)樣品和針尖的位置時用肉眼觀察，避免了上述情況的發(fā)生。

3、本實用新型的粗調(diào)裝置可以方便的快速調(diào)節(jié)樣品臺的升降，可從15-20分鐘減少到半分鐘。

4、減振裝置大大減少了微小的振動對測試的影響，使測試結(jié)果更加準確。

5、屏蔽罩屏蔽了測試現(xiàn)場周圍的電磁場、氣流和光線對測試的影響，提高了測試精度。

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中激光光束經(jīng)兩個反射鏡反射的光路示意圖；

圖2是本實用新型的總體結(jié)構(gòu)剖視示意圖。

圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的測試臺中激光光束經(jīng)兩塊反射鏡反射的情形。激光器1發(fā)出的光束經(jīng)反射鏡14反射后打到針尖座10上，又經(jīng)反射鏡15反射到達接收器2上。可以看出兩個反射鏡14和15在樣品臺的上方，影響到從上面觀察樣品及光束調(diào)節(jié)。