[发明专利]用于双探针原子力显微镜的激光测力系统

说明书

技术领域

本发明涉及纳米结构或纳米器件三维操作技术领域，具体涉及原子力显微镜探针的测力技术。

背景技术

纳米操作和组装是实现纳米结构和纳米器件制造的重要手段，如何实现纳米颗粒、纳米线、纳米管，以及其它纳米结构的三维摄取、搬移和组装，以及特性测试，是纳米结构和纳米器件制造的关键。传统的原子力显微镜（AFM）仅仅具有一个探针，主要功能是实现原子到纳米精度的扫描成像，也可实现二维平面内纳米材料的操作，但是不能实现纳米材料的三维操作，也就是不能实现诸如纳米颗粒、纳米线、纳米管，以及其它纳米结构的三维摄取、搬移，以及在不同高度差的平面内释放。要实现纳米材料的三维操作，不仅需要在一个原子力显微镜（AFM）上设置两个探针，更重要的是如何实现对两个探针的力的检测，因为只有实现对探针的力的检测，才能实现对探针的精确定位和探针操作力的精确控制。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统的原子力显微镜（AFM）因不具备探针测力系统而不能实现纳米结构的三维操作的问题，提供一种用于双探针原子力显微镜的激光测力系统。

本发明所述的用于双探针原子力显微镜的激光测力系统包括第一激光力学子系统和第二激光力学子系统，所述第一激光力学子系统用于探测双探针原子力显微镜的第一探针手臂的信号，第二激光力学子系统用于探测双探针原子力显微镜的第二探针手臂的信号，所述第一激光力学子系统与第二激光力学子系统的结构相同，所述第一激光力学子系统包括用于调节激光角度的激光角度调整机构1、激光器2、入射光凸透镜9、用于调节入射光凸透镜9的位置的入射凸透镜调整机构4、反射镜8、反射激光凸透镜5、用于调节反射激光凸透镜5的位置的反射凸透镜调整机构6、四象限位置检测器7和用于调节四象限位置检测器7的位置的四象限位置检测器调整机构3；

第一激光力学子系统中，激光器2固定在激光角度调整机构1上，四象限位置检测器7固定在四象限位置检测器调整机构3上，入射光凸透镜9固定在入射凸透镜调整机构4上，反射激光凸透镜5固定在反射凸透镜调整机构6上，激光器2发出的激光经过入射光凸透镜9后聚焦在双探针原子力显微镜的第一探针手臂的针尖上，经所述针尖反射后的激光入射至反射镜8的表面，经反射镜8反射后的激光入射至反射激光凸透镜5，经过反射激光凸透镜5后聚焦在四象限位置检测器7的探测面上；

第二激光力学子系统中，激光器2固定在激光角度调整机构1上，四象限位置检测器7固定在四象限位置检测器调整机构3上，入射光凸透镜9固定在入射凸透镜调整机构4上，反射激光凸透镜5固定在反射凸透镜调整机构6上，激光器2发出的激光经过入射光凸透镜9后聚焦在双探针原子力显微镜的第二探针手臂的针尖上，经所述针尖反射后的激光入射至反射镜8的表面，经反射镜8反射后的激光入射至反射激光凸透镜5，经过反射激光凸透镜5后聚焦在四象限位置检测器7的探测面上。

第一激光力学子系统中，激光器2发出的激光、经第一探针手臂的针尖反射后的激光以及经反射镜8反射后的激光在同一平面内，所述平面为S1面；第二激光力学子系统中，激光器2发出的激光、经第二探针手臂的针尖反射后的激光以及经反射镜8反射后的激光在同一平面内，所述平面为S2面。

所述S1面与S2面重合。

所述的第一激光力学子系统中激光角度调整机构1、入射凸透镜调整机构4、反射镜8、反射凸透镜调整机构6、四象限位置检测器调整机构3、第二激光力学子系统中激光角度调整机构1、入射凸透镜调整机构4、反射镜8、反射凸透镜调整机构6和四象限位置检测器调整机构3均固定在底板10上。

所述底板10上设置有安装孔。

本发明所述的用于双探针原子力显微镜的激光测力系统包括两套独立的激光力学子系统，所述两套独立的激光力学子系统的布局与两个探针的布局相对应，呈左右对称结构。两套激光力学子系统中的两个四象限位置检测器7分别用来测量每个探针的受力变形程度，以此实现两个探针位置的纳米级精密定位和操作力的精确检测控制，进而为实现纳米结构的三维操作提供技术支持。带有本发明所述的激光测力系统的双探针原子力显微镜，能够实现对纳米结构的三维操作。

附图说明

图1为本发明所述的用于双探针原子力显微镜的激光测力系统的结构示意图；

图2为图1的正视图。

具体实施方式