[發明專利]一種原子力顯微鏡微懸臂彈性系數標定裝置

有效

• 申請號: 202011472926.2
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112798205B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 秦毅;任斌;胡耀華;姜鳴;王福杰;郭芳;姚智偉
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: G01M5/00
• 分類號: G01M5/00
• 代理公司: 北京翔石知識產權代理事務所(普通合伙) 11816
• 代理人: 李勇

本發明公開了一種原子力顯微鏡微懸臂彈性系數標定裝置，包括底座、載環盤、懸環盤、第一副架與第二副架，所述載環盤固定安裝與底座的上表面，所述第一副架固定安裝于底座與載環盤的右側壁，所述載環盤與懸盤通過支撐桿進行固定安裝；采用電磁線圈產出電磁力，通過對圈數已知的螺旋線圈，以及控制輸入電流值，即可計算得到電磁力值，電磁力與輸入的電流呈線性關系，所以可通過電磁力產生裝置對微懸臂探針連續施加作用力；探針在滑架的帶動下，能夠實現對探針的微位移控制；通過激光測距儀可測得探針的位移值；因此采用本發明可獲得精確的電磁力值和精確的探針微懸臂彎曲變形量，通過計算即可精確地標定出顯微鏡微懸臂的彈性系數。

技術領域

本發明涉及檢測裝置技術領域，具體領域為一種原子力顯微鏡微懸臂彈性系數標定裝置。

背景技術

隨著科技的發展，原子力顯微鏡的應用日益廣泛，其原理是利用微懸臂的形變來測量針尖與受測樣品表面之間的作用力，達到測量檢測的目的，具有原子級的分辨率。原子力顯微鏡的核心構件微懸臂是樣品表面力學性能檢測、納米量級刻蝕加工制造的重要工具，是連接宏觀和微觀的重要樞紐。近年來，憑借原子力顯微鏡可以測量和提供納牛甚至皮牛量級作用力，在納米力學和生物力學等領域受到了越來越多的重視。其中，微懸臂可以當作微小力的施力單元，又可以作為微力傳感器，進行高精度力值測量。微懸臂與樣品間的作用力可以通過微懸臂的彎曲變形量乘以其彈性系數獲得。因此，在進行高精度微納尺度力學測量時，必須標定微懸臂的彈性系數，為此我們提出一種原子力顯微鏡微懸臂彈性系數標定裝置。

發明內容

本發明的目的在于提供一種原子力顯微鏡微懸臂彈性系數標定裝置，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種原子力顯微鏡微懸臂彈性系數標定裝置，包括底座、載環盤、懸環盤、第一副架與第二副架，所述載環盤固定安裝與底座的上表面，所述第一副架固定安裝于底座與載環盤的右側壁，所述載環盤與懸盤通過支撐桿進行固定安裝，所述第二副架固定安裝于懸環盤的右側壁，所述底座的筒腔內固定安裝有電磁線圈，所述載環盤的環孔內固定安裝有平行鉸鏈，所述平行鉸鏈的懸空端固定安裝有永磁體，所述懸環盤的環孔中部固定安裝有激光測距儀，所述第一副架與第二副架間轉動安裝有螺紋桿，所述第一副架的底腔內固定安裝有第一伺服電機，所述第一伺服電機的輸出端通過聯軸器固定安裝螺紋桿的下端，所述第一副架與第二副架間固定安裝有支撐滑軌，所述支撐滑軌位于靠近底座側，所述螺紋桿螺裝有第一絲母，所述第一絲母固定安裝與調節架的槽口內，所述支撐滑軌設于調節架的槽口內，所述調節架的左端上表面開設有安裝槽，且安裝槽內固定安裝有第二伺服電機與平移滑軌，所述平移滑軌位于第二伺服電機的左側，所述平移滑軌上表面滑動安裝有滑架，所述滑架的夾腔內固定安裝有第二絲母，所述第二絲母螺裝第二伺服電機的輸出端。

優選的，所述滑架的左端上表面設有固定夾板，所述固定夾板的下表面固定安裝有滑桿，所述滑桿貫穿滑架，所述滑桿的下端一體成型有限位帽，且限位帽與滑架的下表面間夾裝有復位彈簧。

優選的，所述底座的筒腔、載環板的環孔與懸環盤的環孔同軸，所述螺紋桿的軸線、支撐滑軌的軸線與載環盤的環孔的軸線位于同一平面內。

優選的，所述平行鉸鏈數量為三個，且三個懸空端焊接于承載盤的下表面，所述永磁體固定安裝與承載盤的上表面。

優選的，所述第一副架的高度等于底座與載環盤的高度盒，所述第二副架的高度與懸環盤高度相同。

優選的，所述支撐桿的長度與支撐滑軌的長度相同。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：采用電磁線圈產出電磁力，通過對圈數已知的螺旋線圈，以及控制輸入電流值，即可計算得到電磁力值，電磁力與輸入的電流呈線性關系，所以可通過電磁力產生裝置對微懸臂探針連續施加作用力；探針在滑架的帶動下，能夠實現對探針的微位移控制；通過激光測距儀可測得探針的位移值；因此采用本發明可獲得精確的電磁力值和精確的探針微懸臂彎曲變形量，通過計算即可精確地標定出顯微鏡微懸臂的彈性系數。

附圖說明