[发明专利]一种用于扫描隧道显微镜的高频信号放大电路

说明书

技术领域

本发明涉及单分子研究设备的扫描隧道显微镜技术领域，特别是一种获取被测样品分子中的高频信号的放大电路一种用于扫描隧道显微镜的高频信号放大电路，能获取、传输并放大200MHz以上的高频信号。

背景技术

扫描隧道显微镜是用于单分子研究的高精密仪器，仪器中的针尖靠近样品分子，由量子力学原理，分子与针尖之间会产生隧穿电流，电流通过针尖传出，获取电流并进行分析，可以用于研究分子的形貌特征、电导效应、磁性等。但是，由于隧道节处即针尖与样品分子之间的阻抗很大，会对高频信号产生反射导致失真，目前的扫描隧道显微镜只能获取并传输分子上的低频信号，而分子上一些微弱的高频信号无法获得。要想研究单个分子的电子自旋等物理性质，就必须对扫描隧道显微镜进行改装，使其能获取、传输并放大200MHz以上的高频信号，所述一种用于扫描隧道显微镜的高频信号放大电路能解决这一问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明一种用于扫描隧道显微镜的高频信号放大电路通过接入阻抗匹配电路，将隧道节处很大的阻抗、即针尖与样品分子之间很大的阻抗转化成50欧姆，提供一种能获取、传输并放大200MHz以上的高频信号的放大器。

本发明所采用的技术方案是：

一种用于扫描隧道显微镜的高频信号放大电路主要由扫描隧道显微镜针尖、分频器、阻抗匹配电路、电流-电压转换电路、第一级放大器与第二级放大器组成，所述扫描隧道显微镜针尖、分频器、阻抗匹配电路、电流-电压转换电路、第一级放大器与第二级放大器依次连接，所述第一级放大器通过同轴电缆与所述电流-电压转换电路连接，所述第一级放大器用法拉第笼罩住，以屏蔽外界信号干扰；所述第二级放大器通过双屏蔽同轴电缆与所述第一级放大器连接；所述阻抗匹配电路是主要由电感、电容组成的LC振荡回路，所述阻抗匹配电路能将隧道节的阻抗转化成50欧姆，与第一级放大器的输入阻抗相同，达到匹配的效果，减小了高频信号反射失真，所述LC震荡回路焊接在印制电路板上；所述电流-电压转换电路主要由缠绕在聚苯乙烯棒上的线圈构成。

本发明的有益效果是：

一种用于扫描隧道显微镜的高频信号放大电路设计合理，所述阻抗匹配电路能将隧道节的阻抗转化成50欧姆，减小了高频信号反射失真，提供一种能获取、传输并放大200MHz以上高频信号的放大电路，是一种传输并放大微弱高频信号的新方法，能够获取单个分子上的电子自旋等高频信号并传输和放大。

附图说明

下面结合本发明的图形进一步说明：

图1是所述一种用于扫描隧道显微镜的高频信号放大电路示意图。

图中，1.样品，2.扫描隧道显微镜针尖，3.分频器，4.阻抗匹配电路，5.电流-电压转换电路，6.同轴电缆，7.法拉第笼，8.第一级放大器，9.双屏蔽同轴电缆，10.第二级放大器，11.低频反馈电路。

具体实施方式

如图1是所述一种用于扫描隧道显微镜的高频信号放大电路示意图，主要由扫描隧道显微镜针尖(2)、分频器(3)、阻抗匹配电路(4)、电流-电压转换电路(5)、第一级放大器(8)与第二级放大器(10)组成，所述扫描隧道显微镜针尖(2)、分频器(3)、阻抗匹配电路(4)、电流-电压转换电路(5)、第一级放大器(8)与第二级放大器(10)依次连接，所述第一级放大器(8)通过同轴电缆(6)与所述电流-电压转换电路(5)连接，所述第一级放大器(8)用法拉第笼(7)罩住，以屏蔽外界信号干扰；所述第二级放大器(10)通过双屏蔽同轴电缆(9)与所述第一级放大器(8)连接；所述阻抗匹配电路(4)是主要由电感、电容组成的LC振荡回路，所述阻抗匹配电路(4)能将隧道节的阻抗转化成50欧姆，与所述第一级放大器(8)的输入阻抗相同，达到匹配的效果，减小了高频信号反射失真。

操作时，所述扫描隧道显微镜针尖(2)移动到样品(1)分子附近，产生隧穿电流，电流通过所述分频器(3)后，所述电流的低频分量进入所述低频反馈电路(11)，低频信号用于控制针尖的扫描。所述电流的高频分量通过所述阻抗匹配电路(4)后，将原来隧道节之间很大的输出阻抗转换为50欧姆，与所述第一级放大器(8)的输入阻抗相同，达到匹配的效果；所述电流-电压转换电路(5)将电流信号转化为电压信号后，通过所述同轴电缆(6)输入到所述第一级放大器(8)，所述第一级放大器(8)置于所述法拉第笼(7)内，以屏蔽外界信号干扰和杂散电容的影响；信号经过第一级放大器(8)后，通过所述双屏蔽同轴电缆(9)输入所述第二级放大器(10)再次放大并输出。