[發明專利]掃描探針顯微鏡系統

在審

• 申請號: 202110942200.9
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113552390A
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 肖章武;趙亮兵;盧孔林;羅永震
• 申請（專利權）人: 廣州中源儀器技術有限公司
• 主分類號: G01Q60/00
• 分類號: G01Q60/00;G01Q60/24;G01Q60/38
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 景懷宇

本申請涉及一種掃描探針顯微鏡系統，包括探針架、主機探頭、音叉型傳感探針、主機底座、測控裝置以及光學顯微鏡系統。主機探頭包括探針架安裝位。探針架被配置為安裝于探針架安裝位。音叉型傳感探針的針尖與音叉型傳感探針的音叉垂直。音叉型傳感探針被配置為安裝于探針架時，主機探頭與音叉型傳感探針之間具有一個容置區。主機底座被配置為支撐主機探頭，并與主機探頭信號連接。測控裝置與主機底座信號連接。工作時，光學顯微鏡系統部分置于容置區。光學顯微鏡系統與測控裝置信號連接。本申請基于音叉型自感應型探針設計了可與光學顯微鏡系統的聯用掃描探針顯微鏡系統。

技術領域

本申請涉及顯微鏡技術領域，特別是涉及一種掃描探針顯微鏡系統。

背景技術

掃描探針顯微鏡(Scanning Probe Microscope,SPM)采用尖銳的探針在樣品表面掃描的方法來獲取樣品表面的一些性質。不同的SPM通常使用不同的傳感探針，它們的針尖特性及相應針尖-樣品相互作用不同。

原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope，AFM)是SPM中的一重要儀器類型，目前應用最為廣泛。AFM能夠對樣品的形貌進行成像。AFM還能夠對樣品局域表面電勢、電荷、載流子密度、導電性等進行高分辨的測量和成像。目前在不同環境下，需要使用不同傳感探針，此時需要配備不同的主機探頭及測控系統，甚至需要設計和配備整套的專用儀器，導致實施的技術難度很大，成本很高，費時費力。

AFM通常都配置輔助的光學顯微鏡，用于在安裝探針或樣品時對他們進行觀察。不過，這種輔助光學顯微鏡的放大倍數較小，通常采用長焦距光學顯微鏡，光學放大倍數通常只需0.5-5倍。更為重要和常見的應用需求是，將AFM與基于光學顯微鏡的各種光譜儀相聯用，即在AFM形貌測量時對樣品的光譜特性進行原位測試并實現較高的空間分辨率，或在光激發的情況下測試其形貌結構或光譜特性。

大氣環境AFM通常使用基于激光位置檢測的微懸臂探針，由于探針附近需安裝激光的光路系統，剩下的空間很小，很難實現與光學顯微鏡的高倍物鏡的聯用，通常需要對光路系統進行結構改造，以騰出更多空間用于物鏡的安裝。因此，存在結構復雜、成本較高，或對AFM的性能和功能形成制約等突出問題。

發明內容

基于此，本申請針對上述技術問題，提供一種掃描探針顯微鏡系統。

本申請提供一種掃描探針顯微鏡系統，包括：

主機探頭，包括探針架安裝位；

探針架，被配置為安裝于所述探針架安裝位；

音叉型傳感探針，所述音叉型傳感探針的針尖與所述音叉型傳感探針的音叉垂直，所述音叉型傳感探針被配置為安裝于所述探針架時，所述主機探頭與所述音叉型傳感探針之間具有一個容置區；

主機底座，被配置為支撐所述主機探頭，并與所述主機探頭信號連接；

測控裝置，與所述主機底座信號連接；以及

光學顯微鏡系統，工作時，所述光學顯微鏡系統部分置于所述容置區，所述光學顯微鏡系統與所述測控裝置信號連接。

在其中一個實施例中，所述探針架為扁平狀，以使得工作距離大于或等于設定距離的所述光學顯微鏡系統在所述容置區內進行工作。

在其中一個實施例中，所述探針架的數量為多個，每一個所述探針架被配置為安裝一個所述音叉型傳感探針，所述探針架可拆卸的安裝于所述探針架安裝位。

在其中一個實施例中，所述多個探針架通過插入的方式的安裝于所述探針架安裝位。

在其中一個實施例中，所述多個探針架中的任意一個探針架安裝于所述探針架安裝位時，其上的音叉型傳感探針的針尖相對于所述探針架安裝位的位置不變。

在其中一個實施例中，所述光學顯微鏡系統包括：