[實用新型]一種掃描探針顯微鏡樣品平面方向熱漂移補償裝置

有效

• 申請號: 201920150204.1
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN209570747U
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 張祥;梁楓;丁帥
• 申請（專利權）人: 常州國成新材料科技有限公司
• 主分類號: G02B21/34
• 分類號: G02B21/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種掃描探針顯微鏡樣品平面方向熱漂移補償裝置，包括樣品托底座和樣品托，樣品托上設有突出，樣品托底座上設有凹槽，突出與凹槽相匹配，形成滑動軌道，通過對稱性設計，SPM的針尖在中間的樣品附近，樣品托和樣品的熱膨脹或收縮會以對稱中心向外膨脹或向內收縮，從而使得樣品中間位置相對針尖的位置保持不變。大幅減少因為樣品溫度升高和溫度的波動而引起的樣品橫向熱漂移。

技術領域

本實用新型涉及顯微測試領域，特別是一種掃描探針顯微鏡樣品平面方向熱漂移補償裝置。

背景技術

掃描探針顯微鏡（SPM）是一種廣泛應用的具有高分辨率的顯微術工具，是各種新型探針顯微鏡（原子力顯微鏡AFM、激光力顯微鏡LFM、磁力顯微鏡MFM、掃描隧道顯微鏡STM等）的統稱。它可以輕易的“看到”原子，這是一般顯微鏡甚至電子顯微鏡所難以達到的。掃描探針顯微鏡得到的是實時的、真實的樣品表面的高分辨率圖像。而不同于某些分析儀器是通過間接的或計算的方法來推算樣品的表面結構。掃描探針顯微鏡使用環境寬松。電子顯微鏡等儀器對工作環境要求比較苛刻，樣品必須安放在高真空條件下才能進行測試。而SPM既可以在真空中工作，又可以在大氣中、低溫、常溫、高溫，甚至在溶液中使用。

以掃描隧道顯微鏡（STM）為例，它可以讓科學家觀察和定位單個原子。STM使人類第一次能夠實時地觀察單個原子在物質表面的排列狀態和表面電子行為有關的物化性質，在表面科學、材料科學、生命科學等領域的研究中有著重大的意義和廣泛的應用前景，被國際科學界公認為20世紀80年代世界十大科技成就之一。

掃描隧道顯微鏡（STM）的基本原理是利用量子理論中的隧道效應。將原子限度的極細探針和被研究物質的表面作為兩個電極，當樣品與針尖的距離非常接近時（通常小于1nm），在外加電場的作用下，電子會穿過兩個電極之間的勢壘流向另一電極。STM最重要的技術指標之一是其溫度漂移或稱熱穩定性，而最關鍵的成像信號是隧道電流，它是按指數關系依賴于探針與樣品間距的，一般探針與樣品間距每改變0.1nm，則隧道電流要相應地改變10倍。對于溫漂問題，前人提出過很多解決辦法，如減少支撐探針與樣品的機械環路，探針與樣品分開放置，以及采取熱膨脹系數小的材料做支撐等。但是這些解決方法操作起來麻煩，而且效果一般。

發明內容

為解決上述技術問題，本實用新型特提出一種掃描探針顯微鏡樣品平面方向熱漂移補償裝置，該裝置包括樣品托底座和樣品托，樣品托上設有突出，樣品托底座上設有凹槽，突出可以是棱形，半圓形，三角形中的一種或兩者以上的組合，突出與凹槽相匹配，成對出現，一般使用2-10對，其分布以針尖所在位置（一般為樣品中心位置）為圓心的圓圈區域內，為對稱中心分布。其導向方向為以對稱中心為圓心的半徑方向。SPM的針尖在中間的樣品附近，樣品托和樣品的熱膨脹或收縮會以對稱中心向外膨脹或向內收縮，從而使得樣品中間位置相對針尖的位置保持不變。大幅減少因為樣品溫度升高和溫度的波動而所造成的樣品漂移。

附圖說明

圖1裝置示意圖。

具體實施例

如附圖所示，本實用新型特提出一種掃描探針顯微鏡樣品平面方向熱漂移補償裝置，該裝置包括樣品托底座4和3樣品托，樣品托上設有突出1，樣品托底座上設有凹槽2，突出1與凹槽2相匹配。本實施例中突起以三棱柱為例，突起1與凹槽2共設有三對，圍繞圓形呈三重旋轉對稱排列。在測試時，當給樣品5加熱或制冷時，樣品托3和樣品5的熱膨脹或收縮會以對稱中心，沿著凸起和凹槽所形成的導軌徑向膨脹或收縮，從而使得樣品中間位置相對針尖的位置保持不變。大幅減少因為樣品溫度升高和溫度的波動而所造成的樣品橫向熱漂移。