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申请/专利权人：沈阳建筑大学

摘要：本发明涉及一种原子力显微镜的探针操作技术，具体涉及一种用于原子力显微镜的探针操作装置及其操作方法。本发明的技术方案如下：一种用于原子力显微镜的探针操作装置，包括探针拾取器、电动位移平台、控制器、操控器和系统基座；电动位移平台固定于系统基座的底部，探针拾取器固定于系统基座的上部并悬置于电动位移平台上方；探针拾取器、电动位移平台及操控器分别通过信号线缆与控制器相连；探针拾取器利用真空吸附原理实现对探针的可靠拾取与释放；电动位移平台用于实现探针在操作空间的四自由度位姿定位；操控器通过控制器控制电动位移平台运动和控制探针拾取器启停。本发明能够实现探针从探针盒到探针夹的可靠装配，以及探针从探针夹到探针盒的可靠卸载。

主权项：1.一种原子力显微镜的探针操作方法，其特征在于，原子力显微镜的探针操作装置包括探针拾取器、电动位移平台、控制器、操控器和系统基座；电动位移平台固定于系统基座的底部，探针拾取器固定于系统基座的上部并悬置于电动位移平台上方；探针拾取器、电动位移平台及操控器分别通过信号线缆与控制器相连；探针拾取器利用真空吸附原理实现对探针的可靠拾取与释放；电动位移平台用于实现探针在操作空间的四自由度位姿定位；操控器通过控制器控制电动位移平台运动和控制探针拾取器启停；所述探针拾取器包括外部壳体、微型真空气泵、转接套管、气室、气体压力传感器、带定位弹簧和吸盘的气针、带导向柱的内部壳体、安全弹簧、预紧螺丝、蜂鸣器及指示灯；微型真空气泵包括马达和泵体；微型真空气泵的气泵抽气口通过转接套管与气室的排气口连接，气室进气孔与所述气针连接；所述气针末端连接所述吸盘，气针末端针管外面套有所述定位弹簧，所述定位弹簧末端抵住所述吸盘顶部，防止吸盘被针管刺穿；内部壳体顶部的导向柱穿过外部壳体顶部，导向柱外设有安全弹簧，当气针与探针作用力过大时，气针顶住内部壳体整体上移，起安全保护作用；预紧螺丝用于调节导向柱外围安全弹簧预紧力；所述电动位移平台由Z向电动位移平台、二维电动位移平台和电动转台相互叠加构成；所述操控器包括Z向电动位移平台的上下操作键、二维电动平台的前后左右四个方向的操作键、电动转台顺时针和逆时针两个方向旋转的操作键、微型真空气泵马达启停操作键；具体包括以下步骤：（1）探针拾取过程步骤：1）按下微型真空气泵启停开关，启动气泵；2）按下Z向电动位移平台向上操作键，Z向电动位移平台上移，使探针与吸盘距离目测距离约为2-3mm；3通过操控器控制二维电动平台及电动转台移动，使探针与吸盘达到拾取所需最佳相对位姿；4通过控制Z向电动位移平台使探针逐步上移，目测使吸盘与探针接触，此时停止Z向电动位移平台运动；5当气室内负压达到设定值时，蜂鸣器与指示灯发出提示，即蜂鸣器响起短促声音、指示灯灭，表示探针已被吸盘吸住,此时控制Z向电动位移平台下移，完成探针拾取操作；（2）探针在探针夹上的装配过程步骤：一）将探针夹固定在探针夹底座上并置于电动转台上；二）通过控制二维电动位移平台及Z向电动位移平台的操作键，调整探针与探针夹凹槽的相对位置，使探针位于探针夹凹槽上方2-3mm；三通过控制电动转台调整探针夹凹槽与探针基底相对方向，直至两者方向一致；四控制Z向电动位移平台上移，使探针置于探针夹凹槽内，并释放弹簧片夹住探针；五按下微型真空气泵马达启停开关，使气泵停止工作，待气室内气压恢复外界气压，吸盘与探针自动脱离，此时蜂鸣器响起短促声音，指示灯灭；控制Z向电动平台下移，使探针与微型吸盘脱离，完成探针的装配过程。

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百度查询： 沈阳建筑大学 一种用于原子力显微镜的探针操作装置及其操作方法