[发明专利]一种应用于扫描探针显微镜的传感器

说明书

本发明提供一种应用于扫描探针显微镜的传感器，包含：底座、位于底座上侧的绝缘承载层、位于绝缘承载层上的第一石英晶振、第二石英晶振、以及探针；第一石英晶振的第一叉脚和第一石英晶振的第二叉脚上下相对配置，第二石英晶振的第一叉脚和第二石英晶振的第二叉脚左右相对配置；第二石英晶振的基座部配置于第一石英晶振的第一叉脚上，探针配置于第二石英晶振的第一叉脚上；第一石英晶振和第二石英晶振两者各叉脚的延伸方向相同，且两者的谐振频率不同。本发明的传感器具有结构简单的优点，且本发明的传感器具有两个维度原位激发/检测功能。

技术领域

本发明涉及扫描探针显微镜技术，具体地，涉及一种应用于扫描探针显微镜的传感器。

背景技术

扫描探针显微镜是所有机械式地用探针在样本上扫描移动以探测样本影像的显微镜的统称，主要包括原子力显微镜、激光力显微镜、磁力显微镜等。目前用于科研和商业化生产的扫描探针显微镜多采用微悬臂针尖一体化传感器，它能获取材料表面的信息。具体而言，在扫描探针工作时，微悬臂针尖沿垂直方向(计为Z方向)自上而下靠近样品表面，并在靠近样品表面后，沿垂直方向或沿水平方向(计为X方向)相对样品表面活动以对样品表面进行扫描，进而测量样品表面的表面形貌、表面粗糙度、或摩擦力、剪切模量等信息。受限于微悬臂的结构特性，微悬臂传感器的品质因数低，且微悬臂的探针在相对样品表面垂直或水平活动时仅能在一个维度振动(即沿Z方向或往复振动或沿X方向往复振动)，其导致微悬臂传感器在检测表面结构较复杂的样品时，如内凹陷表面、高台表面的侧壁等，难以准确和全面地获取该些样品表面的信息，进而造成检测结构信息缺失以及失准。有鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种应用于扫描探针显微镜的传感器以解决现有的传感器在对样品进行扫描时仅能在一个维度振动的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种应用于扫描探针显微镜的传感器，包含：底座、位于底座上侧的绝缘承载层、位于绝缘承载层上的第一石英晶振、第二石英晶振、以及探针；第一石英晶振的第一叉脚和第一石英晶振的第二叉脚上下相对配置，第二石英晶振的第一叉脚和第二石英晶振的第二叉脚左右相对配置；第一石英晶振的第二叉脚配置于绝缘承载层上，第二石英晶振的基座部配置于第一石英晶振的第一叉脚上，探针配置于第二石英晶振的第一叉脚上；第一石英晶振和第二石英晶振两者的谐振频率范围不同，且第一石英晶振的两接线端分别对应电连接于第二石英晶振的两接线端。

较佳地，所述底座为长方体，且其上侧开设有凹槽，所述凹槽自底座的一侧部向与该一侧部相对的另一侧部延伸，且所述凹槽的延伸方向与第一石英晶振和第二石英晶振两者各叉脚的延伸方向相同；所述绝缘承载层位于所述凹槽上侧。

较佳地，所述凹槽为截面为V型状的凹槽。

较佳地，所述凹槽的深度为2mm至4mm，所述凹槽宽度为1mm至3mm。

较佳地，所述第一石英晶振、第二石英晶振不处于凹槽的正上方。

较佳地，所述第一石英晶振为无源石英晶振，且其谐振频率为20kHz至100kHz；所述第二石英晶振为无源石英晶振，且其谐振频率为100kHz至200kHz。

较佳地，所述第二石英晶振通过玻璃浆料焊接于所述第一石英晶振的第一叉脚上。

较佳地，所述探针为钨探针、铂铱合金探针、碳纤维探针或金探针。

较佳地，所述探针为碳纤维探针，所述碳纤维探针的直径为5um至10um，所述碳纤维探针针尖的曲率半径为5nm至100nm。

较佳地，第二石英晶振的第一叉脚的上端面、第二石英晶振的第二叉脚的上端面、第一石英晶振的第一叉脚的上端面平齐。

通过采用上述技术方案，本发明可以取得以下技术效果：

1、本发明的传感器具有结构简单的优点，且具有两个维度原位激发/检测功能；