[实用新型]一种光学显微－原子力显微双探头成像装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光学显微－原子力显微双探头成像装置。用于对样品同时进行大范围的实时光学显微观察和局部区域的高分辨纳米结构的观察和测量。

背景技术

科学技术的一个重要趋势是朝小尺寸、大容量、高速度和低能耗方向快速发展，人类对微观世界的探索已逐渐由微米技术向纳米技术延伸，由此推动了国民经济和人类社会的进步。微纳米技术是新世纪各主要国家优先规划发展的核心科技，随着微纳米技术的飞速发展，对微纳米显微检测的要求也越来越高。由于光学显微镜具有非接触、无损伤、可探测样品内部的特点，在许多科学领域中都是离不开光学显微镜，事实上，对固定样品和活体样品的生物结构和过程的观察，使得光学显微镜成为绝大多数生命科学研究的必备仪器。但是，由于受到光波长及衍射极限的限制，传统远场光学显微镜的分辨率仅能达到可见光（380～780 nm）的半波长数量级，即0.2 mm左右。近几十年发展起来的以原子力显微镜（AFM）、扫描隧道显微镜（STM）等扫描探针显微镜（SPM）技术为主要代表的微纳米检测技术，分辨率都已经远远超过光学显微镜，但它们所获得的是经过扫描检测并重建的样品图像，无法实现像光学显微镜那样的直接而实时的观察和图像获取。为了解决这些局限性，本实用新型采用一种光学显微－原子力显微双探头成像方法，对样品同时进行实时大范围的显微观察，以及局部区域的高分辨的微纳米结构的观察和检测，满足我国国民经济和社会发展、科学技术及国防等领域的国家需求。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种光学显微-原子力显微双探头成像装置。

光学显微-原子力显微双探头成像装置包括原子力显微探头、光学显微探头、第一滑动块、第二滑动块、光学平台、Y向步进电控平移台、样品台、待测样品、第一固定块、第2固定块、第一支撑柱、第二支撑柱、支撑梁、X向步进电控平移台；原子力显微探头和光学显微探头分别固定在第一滑动块和第二滑动块上，然后安装在X向步进电控平移台上，X向步进电控平移台固定在支撑梁上，光学平台上依次安装有Y向步进电控平移台和样品台，以及由第一固定块、第2固定块、第一支撑柱、第二支撑柱、支撑梁构成的支撑架。

原子力显微探头包括第一L型固定块、第一Z向移动轨道、第一三角形固定块、原子力显微探头横梁、单管压电扫描器、激光器、光电探测筒、第三固定块、第四固定块、微悬臂探针、第一小透镜、第二小透镜、光电探测器、前置放大器、信号处理与控制放大模块、A/D&D/A接口卡、计算机、图像显示屏；第一L型固定块上依次安装有第一Z向移动轨道、第一三角形固定块、原子力显微探头横梁，原子力显微探头横梁上依次安装有单管压电扫描器、激光器、光电探测筒，单管压电扫描器上依次安装第三固定块、第四固定块、微悬臂探针，第三固定块右侧安装第一小透镜，光电探测筒内依次安装第二小透镜和光电探测器，光电探测器依次连接前置放大器、信号处理与控制放大模块，A/D&D/A接口卡、计算机和图像显示屏，单管压电扫描器同时通过导线和信号处理与控制放大模块相连，扫描器控制信号由计算机产生，通过A/D&D/A接口卡再到信号处理与控制放大模块。

所述的光学显微探头包括第二L型固定块、第二Z向移动轨道、第二个三角形固定块、光学显微探头横梁、光学显微物镜筒、物镜、反射镜、光学显微目镜筒、目镜组、CCD探测头、图象采集卡、计算机、图像显示屏；第二L型固定块上依次安装第二Z向移动轨道、第二个三角形固定块和光学显微探头横梁，光学显微探头横梁下方依次安装光学显微物镜筒和物镜，光学显微探头横梁上方依次安装反射镜、光学显微目镜筒、目镜组和CCD探测头，CCD探测头通过图象采集卡和计算机相连，最终通过图像显示屏显示。

本实用新型的光学显微－原子力显微双探头成像装置，其优点是结构简洁，技术条件易于实现。克服了单一光学显微镜分辨率低、常规样品扫描式AFM无法实时观察和探测样品内部且仅适用于小样品的小范围检测的局限性。可望在微纳米检测、微纳米加工制备及微纳米操控等领域得到广泛应用。

附图说明

图1是光学显微－原子力显微双探头成像装置示意图；

图2是原子力显微探头的截面视图及其工作框图；

图3是光学显微探头的截面视图及其工作框图；