一种可应用于酸碱环境中的原子力显微镜液下针尖支架

摘要

一种可应用于酸碱环境中的原子力显微镜液下针尖支架，其探针固定盘上表面的槽为矩形槽，探针固定线为耐腐蚀和透明片均为耐腐蚀材料制成；探针固定盘下表面安装有横跨凸台的弹性的探针固定线，其具体结构是：探针固定线的前端插入探针固定盘的前通孔，前通孔的外端插入的销钉与探针固定线的端部紧配合；探针固定线的后端依次穿入探针固定盘后通孔的内端、弹簧和活动销的内腔，活动销的内腔外端插入的销钉与探针固定线的端部紧配合。使用该支架可使原子力显微镜在酸碱环境下对样品进行纳米尺度的形貌检测和相关加工实验；且探针固定线可拆卸更换，显微镜的使用维护成本低；透明片在使用过程中不会发生偏移，保证显微观察、分析和加工的结果正确。

说明书

技术领域

本发明涉及一种原子力显微镜的零部件，尤其涉及一种环境可控原子力显 微镜的零部件。

背景技术

在当代科技领域中,人们普遍认为20世纪80年代末90年代初在国际上兴 起的纳米科学技术是面向21世纪的新科技。原子力显微镜(Atomic Force  Microscopy,AFM)在纳米科技中是一个重要的研究工具并发挥着至关重要的作 用。与传统的光学显微镜相比，原子力显微镜具有三个突出的优点：高分辨率 (一般可达到纳米精度)；三维成像能力和可以直接对样品表面进行纳米级加 工。

然而，随着纳米科技的发展，对原子力显微镜提出了越来越多的环境可控 要求，出现了能实现真空，温、湿度，液相及其酸碱性等可控环境的各种环境 可控原子力显微镜。而酸碱环境的需求已日益加剧，例如：借助原子力显微镜 来模拟化学机械抛光过程就要求液体环境为酸性或碱性；在研究腐蚀环境对样 品的纳米加工影响时也需要酸碱性的液体环境；此外，借助原子力显微镜还可 以研究DNA在液相环境下的理化性质，酸碱环境下DNA的变性研究则是一项重 要的内容。真空环境和湿度环境可控的原子力显微镜是通过一个真空腔体实 现；温度控制则可以通过可控加热的样品台实现。而液相及其酸碱性的控制则 主要是通过一个液下针尖支架和一个液池配套使用来实现。液池的主要功能是 盛放液体和样品来实现液体环境，液下针尖支架则起到装夹原子力显微镜的探 针并使之一同浸没于液体环境下，从而实现液体环境下探针与样品的相互作 用。

现有的液相环境原子力显微镜液下针尖支架，其组成是：磁性吸附在显微 镜探针法兰盘上的探针固定盘、探针固定盘上表面的圆形槽中嵌有适配的玻璃 片、探针固定盘上表面螺纹固定的三个压臂压住玻璃片，玻璃片下表面中部有 凸台，该凸台位于圆形槽中的通孔中，探针固定盘下表面固定有横跨凸台的弹 性的探针固定线，通过探针固定线将探针压固在凸台上。存在的问题是：1、 玻璃和探针固定线均不耐腐蚀，不适合具有明显的腐蚀特性的酸碱液相环境； 2、通过压臂方式固定在圆形槽中的圆形玻璃片在使用过程中难免发生偏移导 致重复定位不准从而影响显微观察与分析；3、探针固定线固定在探针固定盘 上，不能拆卸更换，当探针固定线因腐蚀或其他原因损坏时则必须更换整个支 架，使用维护成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种可应用于酸碱环境中的原子力显微镜液下针尖 支架，该支架可以工作在酸碱环境下，从而实现原子力显微镜在酸碱环境下对 样品进行纳米尺度的形貌检测和相关加工实验；且探针固定线可拆卸更换，显 微镜的使用维护成本低；透明片在使用过程中不会发生偏移重复定位精确，保 证显微观察与分析的结果正确。

本发明解决其发明目的，所采用的技术方案是，一种可应用于酸碱环境中 的原子力显微镜液下针尖支架，包括磁性吸附在显微镜探针法兰盘上的探针固 定盘、探针固定盘上表面的槽中嵌有适配的透明片、探针固定盘上表面螺纹固 定的压臂压住透明片，透明片下表面中部有凸台，该凸台位于固定盘的槽内的 通孔中，探针固定盘下表面安装有横跨凸台的弹性的探针固定线，探针固定线 将探针压固在凸台上，其特征在于：

所述的探针固定盘上表面的槽为矩形槽，探针固定线为耐腐蚀抗拉抗疲劳 材料制成，透明片为耐腐蚀材料制成；探针固定盘下表面安装有横跨凸台的弹 性的探针固定线其具体结构是：探针固定线的前端插入探针固定盘的前通孔， 前通孔的外端插入的前销钉与探针固定线的端部紧配合；探针固定盘的后通孔 的弹簧槽内设有弹簧，后通孔的外部插有活动销，探针固定线的后端依次穿入 后通孔的内部、弹簧和活动销的内腔，活动销的内腔外端插入的后销钉与探针 固定线的端部紧配合。

本发明的使用方法是：

将针尖支架反面朝上，通过镊子拿取原子力显微镜的探针，在拿取探针 的同时向内按压针尖支架后部的活动销，活动销压缩弹簧向内伸进，以使探针 固定线中部向上拱起；然后将针尖安放在凸台和拱起的探针固定线之间，并用 镊子控制探针固定线使其处于探针的正上方。此后慢慢松开活动销，在弹簧的 作用下探针固定线慢慢靠近凸台，使原子力显微镜的探针固定于透明凸台上。 再将盛有液体并安放有样品的液池置于探针法兰盘内孔下方的样品台上；并将 整个针尖支架翻转使正面朝上并置于探针法兰盘上即完成液体环境下的实验 准备。最后，启动原子力显微镜即可对样品进行可控液相环境下的形貌扫描或 纳米级加工。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

一、探针固定线为耐腐蚀抗拉抗疲劳材料制成，透明片为耐腐蚀材料制 成，使环境可控的原子力显微镜的液体环境从中性溶液扩展至酸碱条件下的各 种溶液，其适用范围广，可以进行酸碱环境下的样品形貌扫描或纳米级加工。

二、探针固定盘上表面的槽为矩形槽，压在矩形槽上与其适配的矩形透 明片在多次使用后不会发生偏转，保证了多次实验后透明片及其上安装探针的 凸台的定位精度，保证了显微观察、分析及加工的正确性。

三、当探针固定线磨损后，将与探针固定线两端紧配合的销钉拆出，将 探针固定线从探针固定盘前后通孔中取出；再将新的探针固定线重新穿入前后 通孔、弹簧、活动销并重新插入销钉使固定线两端与销钉紧配合，即完成探针 固定线的拆卸与更换。探针固定线可拆卸更换，降低了显微镜的使用维护成本。

上述的探针固定盘的后部螺纹连接有两只手柄。

这样，更方便探针固定盘与探针法兰盘的安装与拆卸。

上述的探针固定线为钼丝。

钼探针固定线抗拉强度高和抗疲劳性好，使用寿命长。且其耐腐蚀性好， 在0<pH<14各种酸碱环境下均不被腐蚀。

上述的透明片为有机玻璃片。

有机玻璃片的耐腐蚀性好，在0<pH<14各种酸碱环境下均不被腐蚀。

下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1为本发明实施例的俯视结构示意图。

图2为图1的A-A剖面结构示意图。

图3为本发明实施例的仰视结构示意图。

具体实施方式

实施例

图1-3示出，本发明的一种具体实施方式是，一种可应用于酸碱环境中的 原子力显微镜液下针尖支架，包括磁性吸附在显微镜探针法兰盘上的探针固定 盘1、探针固定盘1上表面的槽1a中嵌有适配的透明片2、探针固定盘1上表 面螺纹固定的压臂3压住透明片2，透明片2下表面中部有凸台2a，该凸台2a 位于固定盘1的槽1a内的通孔1b中，探针固定盘1下表面安装有横跨凸台2a 的弹性的探针固定线4，探针固定线4将探针压固在凸台2a上。

所述的探针固定盘1上表面的槽1a为矩形槽，探针固定线4为耐腐蚀抗 拉抗疲劳材料制成，透明片2为耐腐蚀材料制成；探针固定盘1下表面安装有 横跨凸台2a的弹性的探针固定线4其具体结构是：探针固定线4的前端插入 探针固定盘1的前通孔，前通孔的外端插入的前销钉8与探针固定线4的端部 紧配合；探针固定盘1的后通孔的弹簧槽内设有弹簧7，后通孔的外部插有活 动销6，探针固定线4的后端依次穿入后通孔的内部、弹簧和活动销6的内腔， 活动销6的内腔外端插入的后销钉9与探针固定线4的端部紧配合。

本例的探针固定盘1的后部螺纹连接有两只手柄5，探针固定线4为钼丝， 透明片2为有机玻璃片。