[发明专利]原子力显微镜-全内反射红外光谱同步获取装置及方法

权利要求书

1.一种原子力显微镜-全内反射红外光谱同步获取装置，其特征在于，所述同步获取装置包括红外激光光源、可见激光光源、合束镜、入射调节组件、三棱镜、原子力显微镜、光热探测器和处理器；所述三棱镜的样品侧面上放置有样品；所述原子力显微镜的原子力显微镜探针的针尖与所述样品相接触；

所述合束镜用于将所述红外激光光源发出的红外激光和所述可见激光光源发出的可见激光进行合束，使所述红外激光和所述可见激光共线，得到共线激光，并将所述共线激光入射至所述入射调节组件；所述共线激光包括所述红外激光和所述可见激光；

所述入射调节组件用于反射所述共线激光，使所述共线激光垂直经过所述三棱镜的入射侧面聚焦到所述样品侧面上，且使所述共线激光的焦点位于所述针尖的正下方；

所述原子力显微镜用于在所述共线激光聚焦到所述样品侧面上后，生成所述原子力显微镜探针的微悬臂的微悬臂偏转信号；所述微悬臂偏转信号为所述微悬臂的偏转随时间的变化曲线；

所述光热探测器用于接收经所述三棱镜的出射侧面出射的反射激光，生成反射激光强度信号；所述反射激光为所述共线激光在所述样品侧面发生全内反射后产生的激光；所述反射激光强度信号为所述反射激光的激光强度随时间的变化曲线；

所述处理器分别与所述原子力显微镜和所述光热探测器通信连接；所述处理器用于对所述微悬臂偏转信号和所述反射激光强度信号进行处理，得到原子力显微镜红外光谱和全内反射红外光谱。

2.根据权利要求1所述的同步获取装置，其特征在于，所述同步获取装置还包括：第一反射镜、第一可变光阑、翻转组件和第二可变光阑；

所述第一反射镜位于所述红外激光光源和所述合束镜之间；所述第一反射镜用于将所述红外激光反射至所述合束镜；

所述合束镜用于将所述红外激光和所述可见激光进行合束，得到合束激光，并将所述合束激光入射至所述第一可变光阑；

所述第一可变光阑和所述第二可变光阑的孔径均处于最小状态；所述第一可变光阑用于将所述合束激光传输至所述翻转组件；

所述翻转组件用于将所述合束激光反射至所述第二可变光阑；

所述第二可变光阑用于将所述合束激光传输至所述光热探测器；

所述光热探测器用于接收所述合束激光，确定所述合束激光中的红外激光的第一功率和可见激光的第二功率；

所述处理器用于根据所述第一功率和所述第二功率调节所述第一反射镜的位置和角度，直至所述第一功率和所述第二功率均达到最大值。

3.根据权利要求2所述的同步获取装置，其特征在于，所述翻转组件包括翻转镜架和安装于所述翻转镜架上的第二反射镜；所述处理器与所述翻转镜架控制连接；当需要调节所述第一反射镜的位置和角度时，则控制所述翻转镜架处于打开状态，使所述合束激光反射至所述第二可变光阑；当需要得到所述原子力显微镜红外光谱和所述全内反射红外光谱时，则控制所述翻转镜架处于关闭状态，使所述共线激光入射至所述入射调节组件。

4.根据权利要求1所述的同步获取装置，其特征在于，所述入射调节组件包括三轴位移台和安装在所述三轴位移台上的离轴抛物面镜；所述离轴抛物面镜用于反射所述共线激光；

所述处理器与所述三轴位移台控制连接；所述处理器用于控制所述三轴位移台的运动，以使所述共线激光经所述离轴抛物面镜反射后，垂直经过所述入射侧面聚焦到所述样品侧面上，且使所述共线激光的焦点位于所述针尖的正下方。

5.根据权利要求1所述的同步获取装置，其特征在于，所述样品侧面上有金纳米粒子；所述金纳米粒子为将氯金酸的水溶液滴加在所述样品侧面上后原位生长得到的。

6.根据权利要求1所述的同步获取装置，其特征在于，所述样品侧面和所述入射侧面的夹角与所述样品侧面和所述出射侧面的夹角相同。

7.根据权利要求2所述的同步获取装置，其特征在于，所述同步获取装置还包括位于所述第一可变光阑和所述翻转组件之间的依次进行光路连接的若干个第三反射镜。