[发明专利]一种采用马达-扫描头分离技术的扫描隧道显微镜结构

说明书

本发明提供一种采用马达‑扫描头分离技术的新型扫描隧道显微镜设计结构，将马达与扫描头分离开来，扫描头独立的被弹簧片夹持于导轨上，马达则负责将扫描头推到隧道电流区，然后自行撤回。该扫描头由探针、针架、扫描管、刚玉底座、刚玉管等构成，能有效防止马达产生的热漂移、电涨落等干扰因素影响扫描头成像，使成像更加清晰。

技术领域

本发明涉及扫描隧道显微镜技术领域，特别是涉及一种采用马达-扫描头分离技术的扫描隧道显微镜结构。

背景技术

扫描隧道显微镜（STM）是一种利用量子隧穿效应对样品的表面形态进行观测的重要仪器，因其超高的实空间分辨能力被广泛的应用在材料物性表征、电化学测量、生物成像等科学领域。由于STM在工作时需要采集极其微弱的电流信号，任何微小的声音或震动的穿入都会对隧道结的稳定性产生严重的影响。现在广泛使用的STM的扫描头和步进马达是直接相连的，马达上的干扰（如热漂移、电涨落等）会传递到隧道电流里，从而影响最终的成像质量，为此需要设计一种采用马达-扫描头分离技术的扫描隧道显微镜结构。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明提供一种采用马达-扫描头分离技术的扫描隧道显微镜结构，本发明对现有扫描隧道显微镜进行改进解决现有扫描隧道显微镜中步进马达对扫描头的影响导致成像质量下降的技术问题，从而能有效防止马达产生的热漂移、电涨落等干扰因素影响扫描头成像，使成像更加清晰，为达此目的，本发明提供一种采用马达-扫描头分离技术的扫描隧道显微镜结构，包括探针、扫描头，钛顶座、压电堆栈马达、扫描管保持架、支撑杆和压电堆栈马达支撑座，所述压电堆栈马达安装在压电堆栈马达支撑座上，所述压电堆栈马达两侧各有一个支撑杆，所述压电堆栈马达上端套有扫描管保持架，所述支撑杆两端分别与扫描管保持架和压电堆栈马达支撑座相连，所述钛顶座在扫描管保持架上方，所述钛顶座内拆装有扫描头，所述钛顶座内有安装样品座的卡槽，所述样品座的卡槽与扫描头相对应，所述扫描头的黄铜管内插入有探针，所述扫描头包括针架、扫描管、刚玉基座、钨片、刚玉管、弹簧片、钨盖、刚玉珠和黄铜管，所述扫描管一端与刚玉基座相连，所述扫描管另一端与针架相连，所述针架上面固定安装有黄铜管，所述刚玉管套装在刚玉基座外，所述钨片和钨盖包住刚玉管，所述钨片和钨盖构成钨导轨，所述弹簧片在刚玉管外壁与钨盖之间，所述弹簧片固定于钨盖内的槽内，所述刚玉珠在刚玉基座底部。

本发明的进一步改进，所述探针为电化学刻蚀的铂铱针，本发明探针主要采用电化学刻蚀的铂铱针。

本发明的进一步改进，所述扫描管的外径3.2mm、长度6.5mm， 所述刚玉管的外径为5mm、壁厚为0.75mm、长度为15mm，所述黄铜管的外径2mm，内径0.2mm，长度5mm，本发明已经得到实际生产，实际运用中本发明采用以上参数的扫描管、刚玉管和黄铜管。

本发明的进一步改进， 所述刚玉基座外壁有4个条形槽，所述条形槽与刚玉基座的中心线平行， 扫描管内部引线可以从刚玉基底引到外部的，通过刚玉基座外壁设置条形槽用来走扫描管的四个外电极。

本发明的进一步改进，所述钨导轨中钨盖占整个钨导轨的2/3，所述钨盖内部中间有一个宽1.6mm、深0.1mm的槽，所述钨导轨中钨片的两端有90度的棱，实际设计中钨盖占整个钨导轨的2/3，钨片的两端有90度的棱，用来在刚玉套管滑行，钨盖内部槽。