[实用新型]可控的制备光纤探针的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及扫描探针，特别是一种可控的制备光纤探针的装置。

背景技术

在扫描探针技术中，实现了光学衬度的扫描近场光学显微镜已经大量应用于光学衍射和波导器件、材料科学、生物学等领域。对于扫描近场光学显微镜，其核心部件之一是孔径小于波长的小孔装置，小孔装置的孔径决定了扫描近场光学显微镜的分辨率上限。目前用得最多的小孔装置就是光纤探针。在扫描近场光学显微镜中，为了获得样品高分辨的信息，必须使通过光纤探针的光束在横向上尽可能的受到限制；也要使通过限制区域的光通量尽可能的大，以得到较高的信噪比。另外还要求光纤的一致性(重复性)要好，制作光纤探针的成本要低。实际的光纤探针主要是按上述要求进行设计和制作的。目前，制备光纤探针的主要方法是加热拉伸法和化学腐蚀法，它们的工艺过程分别为：加热拉伸法是利用微管拉伸机，用二氧化碳激光器对光纤边加热边进行拉伸，并使它断裂以形成端面平坦的针尖；化学腐蚀法是把光纤放在氢氟酸溶液中进行腐蚀的方法。两种方法形成的光纤尖端的小孔是通过在尖端侧面蒸镀约为100nm厚的铝膜，同时又在针尖端留出未镀膜的透光小孔，用这种方法可以把透光小孔的尺寸控制在20～50nm。然而，用加热拉伸法制备的光纤探针成本较高，且不能获得满足多种用途要求的、锥体形状可控的尖端。化学腐蚀法有两种类型，即静态腐蚀法和动态腐蚀法，静态腐蚀法是将已去除包层的光纤插入氢氟酸中，保持静止，由于酸溶液与有机保护溶剂不同的张力作用，会在光纤表面形成新弯月形的液面，最终可腐蚀出锥体形状的针尖，这种腐蚀法虽然设备要求简单，但是难以控制，尤其不能控制腐蚀速度，所得的针尖虽然可以非常尖，但由于针尖锥体角太小导致光通量极低，因此无太大使用价值。为了实现制备兼具锥体形状和窗口尺寸的理想光纤探针，有人将加热拉伸与化学腐蚀方法结合起来，并制备出了较好通光效率的抛物线锥体形状和较好窗口尺寸的针尖，但是这种方法的重复性非常差，而且还难以制备出不同锥体形状的针尖。因此，设计制作锥体形状可控、重复率高的光纤探针的腐蚀装置，对扫描近场光学显微镜在更多领域的广泛应用有着重要意义。

在先技术《虹吸提升法腐蚀制备光纤微探针的装置及方法》(专利号：03131830.4)中，该装置工作时，通过调节虹吸主容器和虹吸附容器之间水面的液位差来控制水的流向，而通过调节虹吸调速阀门的大小来控制水的流速，从而使盛放着氢氟酸的腐蚀液容器随着悬浮载物台的上下移动而移动，实现光纤相对于腐蚀溶液向上或向下的移动，最终可获得较好的光纤探针。该装置结构简洁，技术条件易于实现。但是明显存在以下不足：

1、由于采用悬浮载物台，因此在调节容器液面时，悬浮载物台很容易左右移动以及上下振动，这会导致光纤与腐蚀溶液发生相对移动，从而影响腐蚀出来的探针的锥体形状；

2、该装置自动化程度较低，人工干涉多，人不能离开，人为影响因素较多，准确性差。例如用人工来改变虹吸调速阀门的大小并控制两次改变的时间，其准确性是很差的，这使得实验条件的重复性大大下降，从而会导致光纤探针的重复率低；

3、尽管采用螺旋测微器可以控制光纤下降的高度，但由于不能定量的知道每次安装好的光纤所处的位置，每次实验时光纤插入酸溶液实际深度仍然存在差异，从而也影响实验条件的一致性，因此也会影响光纤探针的重复率。

发明内容

本实用新型要解决的问题在于克服上述在先技术的不足，提供一种可控的制备光纤探针的装置，本实用新型应具有重复性能好、可调范围广、操作简单的特点，可以获得重复率高、尖端超锐、尖端锥体形状可控、尖端均匀变细、表面光滑的光纤探针。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种可控的制备光纤探针的装置，该装置由光纤探针位置控制装置、可编程控制电路板构成：

所述的光纤探针位置控制装置包括：一旋转电机固定在一支撑架上，一齿条支撑棒安装在旋转电机的轴上，在齿条支撑棒上固定一齿轮夹持器，该齿轮夹持器上固定一直流电机和一精密平移台，在该精密平移台上固定一悬臂横梁，在该横梁的通孔中装有多个光纤夹，所述的光纤夹用于固定光纤的一端，在所述的光纤夹的下方有一腐蚀容器固定在一底座上，该腐蚀容器中装有酸溶液和浮在酸溶液上的油层，在另一底座上固定一装有清洗溶剂清洗容器；

所述的可编程控制电路板包括桥式电路、烧写有电机控制程序的可编程微处理器芯片和拨码开关；所说的桥式电路用于控制电流的方向，从而控制电机的正反转；所说的拨码开关主要用于设置输入可编程微处理器芯片I/O的高低电平；