[发明专利]大气和液相通用的原子力显微镜探针架-样品池装置

说明书

技术领域

本发明属于光学仪器中显微镜技术领域，更具体涉及一种适用于不同环境下使用的原子力显微镜探针架-样品池装置。

背景技术

众所周知，原子力显微镜是一种利用原子、分子间的相互作用力来观察物体表面微观形貌的新型实验技术，而目前液相原子力显微镜均采用特殊的探针架-样品池装置予以实现，现有的探针架-样品有三种方案。

如图1所示的方案一，将样品1放置于样品台2上，并在样品1的表面滴一滴液体，然后将探针3伸入到液滴4中对样品1进行扫描，而样品1整体仍处于大气环境之中，而且探针3及其检测光路极易受到液滴4表面张力和毛细力的影响，当激光器19的入射激光光束14经过探针3反射后形成反射激光光束15到达接收器5，在这个过程中图象难以稳定成像，因而仍存在诸多局限性。

如图2所示的方案二，由透光材料的探针架6、橡胶密封圈7和样品台2构成，探针3固定于探针架6上，当探针3对样品1进行检测时，激光器19的入射激光光束14经过探针架6、溶液(或大气)和探针3发生折射和反射后到达接收器5，由于结构的影响，该方案在使用过程中容易出现漏液，导致样品池下方的压电扫描器受损，而且受橡胶密封圈7的弹性限制，对被测样品1的厚度有着严格的限制，此外，探针架6和溶液的折射引起反射激光光束的偏转要求接收器5具有较大的可调节范围探头。

如图3所示的方案三，采用一个矩形的透明基材作为窗口8，探针3固定于窗口8的下方，测量时窗口8和探针3一同进入液体池9中对样品1进行检测，当激光器19的入射激光光束14经过探针3发生偏离折射后到达接收器5，由于受液体折射率的影响，探针3的反射激光光束15产生偏转，同样要求接收器5具有较大的可调节范围探头。

综上所述，现有技术及实现方案均有不同程度的缺陷，难以大面积推广应用。

发明内容

针对现有技术存在的技术缺陷，本发明的提出目的在于：一是为了实现原子力显微镜在大气和液相环境下对样品进行检测成像的功能；二是为了实现能够在不更换探针和探针架的情况下方便地进行切换，从而进行变换环境下对样品的原位检测。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种大气和液相通用的原子力显微镜探针架-样品池装置，包括样品池、探针架以及探针，探针架由盖板及窗口相接而成，窗口设于盖板内部的中间位置，窗口由透明平板一、透明平板二所组成，探针悬挂设置于盖板的下方并由弹片顶装于盖板的锲口处，透明平板一的一端与透明平板二固定相连，另一端与邻接的盖板相连，透明平板二与邻接的盖板相接，所述的透明平板一、透明平板二分别垂直于打到探针的入射激光光束和探针的反射激光光束，探针架置于样品池的上方，所述样品池两侧边的适当位置分别设有进液口及排液口，进液口及排液口分别与导液管相连接。

本发明与现有技术相比，具有以下显著的进步和突出的特点：用于检测探针运动的激光束不受样品所处的环境(大气或不同溶液)的影响，可变换环境对样品进行原位检测，安装便易、固定性好、成本低廉，具有结构合理，操作简单，实用性高的技术优点，具有省时、省力、操作简便的技术优势。

真正提供三维表面图，同时，不需要对样品进行任何特殊处理，如镀铜或碳，对样品不会造成伤害，适用范围广，应用价值高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是现有技术实现方案一的结构示意图；

图2是现有技术实现方案二的结构示意图；

图3是现有技术实现方案三的结构示意图；

图4是本发明的结构示意图。

具体实施方式

根据图4所示，本发明的原子力显微镜探针架-样品池装置，包括样品池9、探针架6以及探针3，探针架6由盖板12及呈透明状的窗口8相接而成，窗口8设于盖板12内部的中间位置，窗口8由透明平板一10、透明平板二11所组成，探针3悬挂设置于盖板12的下方并由弹片13顶装于盖板12的锲口处，透明平板一10的一端与透明平板二11固定相连，另一端与邻接的盖板12相连，透明平板二11与邻接的盖板12相接，所述的透明平板一10、透明平板二11分别垂直于激光器19打到探针3的入射激光光束14和探针3的反射激光光束15，探针架6置于样品池9的上方，所述样品池9两侧边的适当位置分别设有进液口16及排液口17，进液口16及排液口17分别与导液管18相连接，被测样品1固定在样品池9的中央位置。