[发明专利]一种隧道扫描显微镜

说明书

本发明公开了一种隧道扫描显微镜，镜体为中空结构，镜体一端与底座连接，镜体内设置有惯性马达，惯性马达包括平行设置的两个压电管，两个压电管一端固定在底座上，两个压电管另一端设有滑轨，两个压电管与滑轨间设有绝缘片，滑轨内部第一滑块，第一滑块上设有圆柱，扫描头包括两端中空的第二滑块，第二滑块内部设有扫描管，扫描管两端固定在第二滑块内，扫描管与探针通过针托连接，第二滑块底部设有圆槽，圆槽与第一滑块上的圆柱相配合，滑块外侧两侧面设有凸台，凸台与沟槽一面连接，沟槽另一面与样品台接触。由于惯性马达和扫描头是分离的，探针到样品的机械回路变得很小，从而更加有利于隧道结的稳定，可以适用于各种极端条件。

技术领域

本发明属于扫描探针显微镜技术领域，具体涉及一种隧道扫描显微镜。

背景技术

隧道扫描显微镜已经发展成为现代科学研究的重要工具之一，这一重要的实验工具凭借着其原子级别的空间分辨能力，在单分子表面催化、凝聚态物理、纳米材料、生物科学等领域被广泛应用。而针对不同的研究领域，科研人员将隧道扫描显微镜移植到不同的环境当中，进而创造出了许多独特的研究装置，例如溶液环境下的电化学STM、低温真空STM、强磁场环境下的STM、高压STM；甚至还有人将拉曼和STM结合，这样既能够通过拉曼光谱探测材料的化学属性，又能够通过STM极高的空间分辨率研究材料表面的物理特性。而将STM和低温条件进行结合的研究手段是最早被人们所利用的，直到现在低温STM仍然是很多知名的高校、实验室以及科研院所必备的实验仪器之一，且越来越受到人们的重视。

传统的STM镜体往往采用扫描头一马达一体式的设计，即把扫描头直接固定在粗步进马达上，通过马达带动扫描头实现探针到样品的粗逼近，这一类的镜体结构有很多，这种一体式的镜体结构往往比较简单，理论上只要在一个足够精密的步进马达上安装一个扫描头就能实现STM的功能，但在实际使用当中这种结构的缺点也很明显，那就是粗步进马达的不稳定性容易传递给扫描头，从而影响到隧道结的稳定性，所以这类镜体通常在低温下才能够很好地工作，而且还需要采取很好的减震措施。在设计镜体结构时，为了排除粗步进马达对扫描头的影响，我们曾经提出过一种马达一扫描头分体式镜体结构，即把扫描头和步进马达在机械结构上进行分离，这样在扫描成像时马达就不会对扫描头造成影响，从而大大提高了隧道结的稳定性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种隧道扫描显微镜，包括底座、镜体、惯性马达、扫描头、样品台，所述镜体为中空结构，所述镜体一端与底座连接，所述镜体另一端与样品台连接，所述镜体内设置有惯性马达，惯性马达包括平行设置的两个压电管，所述两个压电管一端固定在底座上，所述两个压电管另一端设有滑轨，所述两个压电管与所述滑轨间设有绝缘片，所述滑轨为一端中空的长方体，所述滑轨靠近中空一侧的侧面设有滑槽，所述滑轨内部第一滑块，所述第一滑块上设有圆柱，所述第一滑块底面与所述滑轨间设有弹簧片，所述第一滑块顶面与所述滑轨间设有圆球；

所述扫描头包括针托、扫描管、探针和第二滑块，所述第二滑块两端中空，所述第二滑块内部设有所述扫描管，所述扫描管两端通过绝缘环固定在所述第二滑块内，所述扫描管与探针通过针托连接，所述第二滑块底部设有圆槽，所述圆槽与所述第一滑块上的圆柱相配合，所述滑块外侧两侧面设有凸台，所述凸台与沟槽一面连接，所述沟槽另一面与所述样品台接触。

进一步地，所述第一滑块顶面与所述滑轨间设有三个圆球，所述圆球呈等腰三角形。

进一步地，所述样品台呈L型，所述样品台一端放置样品，所述样品台另一端设有长方形槽，所第二滑块一端设置在所述长方形槽中。

进一步地，所述沟槽为U型。

进一步地，所述沟槽与所述第二滑块通过环氧树胶连接，所述沟槽与所述样品台接触面光滑。

进一步地，所述第一滑块纵截面为凸型。

进一步地，所述圆球、绝缘片、沟槽和绝缘环都采用蓝宝石材料。

进一步地，所述底座和所述滑轨采用金属钛材料。