原子力显微镜跨尺度高精度进样机构

摘要

一种原子力显微镜跨尺度高精度进样机构。针对传统原子力显微镜使用中样品位置固定、显微镜探针扫描成像范围局限于微米级别的限制，本发明提出一种进样机构，使样品能够实现从微米级到毫米级的大范围、高精度移动，从而将原子力显微镜扫描成像范围从微米扩展到毫米。本发明包括由X方向和Y方向的丝杠螺母机构组成的粗略级移动机构，移动范围为毫米级，定位精度达到微米；由X方向和Y方向压电陶瓷组成的精细级移动机构，移动范围为微米级，定位精度达到亚微米；原子力显微镜调平机构，用于调整原子力显微镜与样品间的距离和水平度。本发明实用性强，传统原子力显微镜装在本发明的进样机构上，可以实现从微米级到毫米级的跨尺度大范围扫描成像。

主权项

一种原子力显微镜跨尺度高精度进样机构，其特征在于该机构包括：底座(1)；底座(1)上安装X方向的丝杠螺母机构(2)；X方向丝杠螺母机构(2)包括X方向步进电机(201)，X方向联轴节(202)，X方向螺母(203)，X方向丝杠(204)；X方向螺母(203)上安装Y方向的丝杠螺母机构(3)，Y方向丝杠螺母机构与X方向丝杠螺母机构结构相同，安装方向正交90°；Y方向丝杠螺母机构中的Y方向螺母上安装X方向压电陶瓷(4)；X方向压电陶瓷(4)上安装Y方向压电陶瓷(5)；Y方向压电陶瓷(5)上安装样品托台(6)；底座(1)上方通过支撑杆(11)固定安装有一个原子力显微镜固定座(10)，固定座上安装三套螺杆伸缩机构(7)，原子力显微镜(8)安放在三套螺杆伸缩机构中的三根伸缩螺杆顶部，通过控制伸缩螺杆的升降高度，调整原子力显微镜与样品托台(6)之间的距离和水平度，以适应对样品(9)的扫描；所述的螺杆伸缩机构(7)包括原子力显微镜固定座下表面固定的电机座(702)，电机座(702)上安装的步进电机(701)，步进电机(701)输出轴通过滑套联轴节(703)与伸缩螺杆(704)连接，伸缩螺杆顶端安装有一个钢珠(705)；三根伸缩螺杆顶部的三个钢珠所在的平面决定了原子力显微镜(8)的高度和角度。