一種原子力顯微鏡探針懸臂振動裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術提出一種原子力顯微鏡探針懸臂振動裝置，包括：有機玻璃模塊，在其上面有2個長方形的槽，分別安置探針和銦化鎵導電玻璃，探針懸臂鍍有金屬的背面和導電玻璃作為兩個電極，在這兩個電極間施加交流信號從而產生靜電力來驅動懸臂振動，進一步疊加直流信號來提高懸臂振動幅度；不銹鋼模塊，用于穩定此裝置，減小漂移。本實用新型專利技術在用靜電力驅動原子力顯微鏡探針懸臂振動的基礎上發展了一種通過疊加直流偏壓增加振動幅值的裝置，該裝置結構簡單，操作方便，作用力直接施加于懸臂，避免了懸臂振動頻譜圖中雜峰的出現，提高了振幅，從而振動信號的信噪比增加，有利于鎖定真正的懸臂共振頻率，進而提高了儀器的分辨率。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及原子力顯微鏡探針懸臂振動領域，且特別涉及一種原子力顯微鏡探針懸臂振動裝置。
技術介紹
原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope, AFM), 一種可用來研究包括絕緣體在內的固體材料表面結構的分析儀器。它通過檢測待測樣品表面和一個微型力敏感元件之間的極微弱的原子間相互作用力來研究物質的表面結構及性質。將一對微弱力極端敏感的微懸臂一端固定，另一端的微小針尖接近樣品，這時它將與其相互作用，作用力將使得微懸臂發生形變或運動狀態發生變化。掃描樣品時，利用傳感器檢測這些變化，就可獲得作用力分布信息，從而以納米級分辨率獲得表面結構信息。 對于傳統的商業原子力顯微鏡(AFM)，用來放置探針的液體槽裝有壓電陶瓷，當在溶液環境中工作在輕敲模式時，通過在壓電陶瓷上加交流電壓引起其形變而驅動探針振動。由于壓電陶瓷埋在液體槽中，這樣當探針振動時，整個液體槽也會產生機械振動，觀察頻譜圖，可以看到很多森林似的雜峰，降低了信噪比，并且由于雜峰的存在，有時會選錯探針的共振頻率。對于新發展的靜電力驅動AFM懸臂振動的方法，避免了雜峰的產生，但是由于弱的靜電作用力，懸臂振動振幅較小，從而信噪比較低，阻礙了這一新技術的應用。
技術實現思路
本技術提出一種原子力顯微鏡探針懸臂振動裝置，用于解決用靜電力驅動AFM懸臂振動振幅較小的問題。為了達到上述目的，本技術提出一種原子力顯微鏡探針懸臂振動裝置，包括有機玻璃基底；第一溝槽和第二溝槽，分別設置于所述有機玻璃基底上；探針，設置于所述第一溝槽；導電玻璃，設置于所述第二溝槽。進一步的，所述第一溝槽和第二溝槽為長方形溝槽。進一步的，所述導電玻璃為銦化鎵玻璃。進一步的，所述探針通過銅片和螺絲固定。進一步的，所述第一溝槽中設置有導電片與所述探針懸臂背面金屬層電氣接觸。進一步的，所述導電片過漆包銅線與第一銅電極電氣連接。進一步的，所述導電玻璃的導電層通過漆包銅線與第二銅電極電氣連接。進一步的，所述有機玻璃基底上設置有不銹鋼穩定裝置。本技術提出的原子力顯微鏡探針懸臂振動裝置，通過在銦化鎵(ITO)導電玻璃和導電探針懸臂之間施加交流電壓產生靜電力，靜電力直接作用在懸臂上驅動懸臂振動，在頻譜圖中只產生單一的平滑的共振峰；同時施加直流偏壓，提高懸臂振幅，從而增加探針懸臂振動信號的信噪比，有利于鎖定真正的懸臂共振頻率，從而提高儀器的分辨率。本技術的測量裝置與現有技術相比，不僅裝置結構比較簡單，操作方便，而且靜電力直接作用在懸臂上，避免了雜峰的出現，在頻譜圖中得到平滑的單一共振峰，很容易的選擇探針工作時的共振頻率。加直流偏壓，提高振幅，由于信噪比增加而提高了儀器的分辨率。附圖說明圖I所示為本技術較佳實施例的原子力顯微鏡探針懸臂振動裝置結構示意圖。圖2所示為圖I的原子力顯微鏡探針懸臂振動裝置結構示意圖的后視圖。具體實施方式為了更了解本技術的
技術實現思路
，特舉具體實施例并配合所附圖式說明如下。本技術的目的在于解決用靜電力驅動AFM懸臂振動振幅較小的問題，特別是傳統的裝有壓電陶瓷的液體槽在驅動探針振動時由于機械振動產生許多除探針懸臂共振峰以外的雜峰，影響探針共振頻率的選擇，且由于信噪比降低導致儀器分辨率降低的問題。針對上述缺點，本技術在傳統驅動探針振動的基礎上發展了一種靜電力驅動原子力顯微鏡(AFM)探針懸臂振動的裝置，該裝置結構簡單，操作方便，在ITO導電玻璃和導電懸臂之間加交流電壓產生靜電力，靜電力直接作用在懸臂上驅動探針懸臂振動；同時疊加直流偏壓，提聞振幅。請參考圖I和圖2，圖I所示為本技術較佳實施例的原子力顯微鏡探針懸臂振動裝置結構示意圖，圖2所示為圖I的原子力顯微鏡探針懸臂振動裝置結構示意圖的后視圖。本技術提出一種原子力顯微鏡探針懸臂振動裝置，包括有機玻璃基底100 ;第一溝槽200和第二溝槽300，分別設置于所述有機玻璃基底100上；探針，設置于所述第一溝槽200 ;導電玻璃,設置于所述第二溝槽300。根據本技術較佳實施例，所述第一溝槽200和第二溝槽300為長方形溝槽，分別安置AFM探針和ITO(銦化鎵)導電玻璃，懸臂背面金屬鍍層和導電玻璃作為兩個電極，在這兩個電極間施加交流信號從而產生靜電力來驅動懸臂振動，施加直流偏壓，提高振幅。所述探針通過銅片400和螺絲固定，所述第一溝槽200中設置有導電片500與所述探針懸臂背面金屬層電氣接觸，所述導電片500過漆包銅線與第一銅電極600電氣連接，所述導電玻璃的導電層通過漆包銅線與第二銅電極700電氣連接，所述兩個金屬電極600、700，置于該裝置有機玻璃基底100部分的溝槽內，所述兩個金屬電極600、700連接有信號發生器，用于產生交流電壓加到懸臂和ITO玻璃上，從而產生靜電力驅動懸臂振動；加直流偏壓，提高振幅。進一步的，所述有機玻璃基底100上設置有不銹鋼穩定裝置800。進一步的，該靜電力驅動裝置還包括原子力顯微鏡(AFM)其它部件，用于成像。進一步的，該靜電力驅動裝置還包括數據采集卡，用于采集懸臂的振動信號，通過傅里葉變換將時域信號變換為頻域信號，從而產生懸臂振動的頻譜圖。所述數據采集卡采樣頻率為5MHz，采樣數為1M。綜上所述，本技術的測量裝置與現有技術相比，不僅裝置結構比較簡單，操作方便，而且靜電力直接作用在懸臂上，避免了除探針懸臂共振峰以外雜峰的出現，在頻譜圖中得到平滑的單一共振峰，很容易的選擇探針工作時的共振頻率。由于振動振幅增加，信噪比增加從而提高了儀器的分辨率。雖然本技術已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本技術。本技術所屬
中具有通常知識者，在不脫離本技術的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾。因此，本技術的保護范圍當視權利要 求書所界定者為準。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種原子力顯微鏡探針懸臂振動裝置，其特征在于，包括：有機玻璃基底；第一溝槽和第二溝槽，分別設置于所述有機玻璃基底上；探針，設置于所述第一溝槽；導電玻璃，設置于所述第二溝槽。

【技術特征摘要】
1.一種原子力顯微鏡探針懸臂振動裝置，其特征在于，包括 有機玻璃基底； 第一溝槽和第二溝槽，分別設置于所述有機玻璃基底上； 探針，設置于所述第一溝槽； 導電玻璃，設置于所述第二溝槽。2.根據權利要求I所述的原子力顯微鏡探針懸臂振動裝置，其特征在于，所述第一溝槽和第二溝槽為長方形溝槽。3.根據權利要求I所述的原子力顯微鏡探針懸臂振動裝置，其特征在于，所述導電玻璃為銦化鎵玻璃。4.根據權利要求I所述的原子力顯微鏡探針懸臂振動裝置，其特征在于，所述探針通過銅片和...

【專利技術屬性】
技術研發人員：邵志峰，張金金，丹尼爾·恰科夫，孫潔林，沈軼，胡鈞，
申請(專利權)人：上海交通大學，
類型：實用新型
國別省市：