[发明专利]一种原子力探针位姿调节装置

说明书

技术领域

本发明属于超精密表面形貌测量领域，更具体地，涉及一种基于白光干涉原子力探针扫描显微镜系统的原子力探针位姿调节装置。

背景技术

随着超精密加工技术的日益进步使得机械、电子、光学、材料等工业不断的微型化、精密化。超精密加工的加工精度和表面质量都很高，对表面检测也提出了更高的要求。超精密表面形貌测量除了检测高度方向参数和横向峰峰距或峰谷距均是纳米量级的加工零件、材料表面微观三维形貌外，还要检测由微电子、微光学元件、微机械等微观结构单元组成的三维复杂微观结构，超精密表面形貌测量不仅要测量表面的粗糙度、形状偏差，还要测量微结构的三维尺寸、轮廓、膜厚等。这就要求超精密表面形貌测量仪器必须具备垂直、水平方向上的高分辨率和较大的测量范围。

原子力显微镜系统具有原子级分辨率，其横向分辨率和纵向分辨率分辨可达到0.1nm和0.01nm,可以直接观察分子或原子。原子力显微镜可以适应不同的测量环境，温度要求也不苛刻，因此广泛用于超精密表面形貌测量。

而原子力探针是原子力显微镜系统的关键元件，用原子力显微镜进行超精密表面形貌测量时，原子力探针的姿态需要调节为最佳，并且保证稳定，测量结果才会准确稳定。由于原子力探针尺寸都在纳米级别，对它进行姿态调节时，需要无极调节，且调节过程连续可控，并且在各个角度、方向之间的调节没有干涉，互不影响。

发明内容

针对现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种基于白光干涉原子力探针扫描显微镜的原子力探针位姿调节的装置，其具有结构简单，操作简易，可以实现多角度、多方向精细调节且相互之间没有干涉影响的位姿调节。

本发明提出了一种原子力探针位姿调节装置，其用于基于白光干涉的原子力探针扫描显微镜系统，其特征在于，该装置包括由下至上依次设置的第一调节部件、第二调节部件、第三调节部件、第四调节部件以及第五调节部件，其中，

第一调节部件包括探针支架、第一调动部，所述探针支架用于固定承载原子力探针的探针座，所述第一调节部分别挤压所述探针支架右端的内外侧，由此实现所述原子力探针的里外水平偏摆调节与锁定；

第二调节部件包括固定部、第一U型架及第二调节部，所述固定部与所述第一U型架形成固定所述第一调节部件的空间，所述第二调节部在上述空间与所述第一调节部件配合，带动其左右水平调节从而实现所述原子力探针的左右水平调节；

第三调节部件包括第三调动部，其分别挤压所述第一U型架上下臂由此实现所述原子力探针上下旋转的调节与锁定；

第四调节部件包括第二U型架、第四调动部，所述第二U型架的下臂与所述第二调节部件中第一U型架的上臂固定，所述第四调动部通过调节挤拉所述第二U型架的下臂，从而实现所述原子力探针上下俯仰的调节与锁定；

第五调节部件包括穿设于所述第二U型架上臂的所述连接头、第五调节部，所述连接头与所述扫描显微镜系统中的显微镜固定，所述第五调节部与所述连接头下部配合，同时调节所述第八调节部带动所述原子力探针位姿调节装置上下调节，从而实现所述原子力探针的上下竖直调节。

进一步地，所述探针支架右端两侧为支架，中间闭口端为柔性铰链，开口端开有凹槽用于所述探针座配合固定。

进一步地，所述第一U型架与所述第二U型架的固定位置使得其开口方向呈一定的夹角。

进一步地，所述夹角优选为垂直90°。

进一步地，所述第一U型架与所述第二U型架的下臂靠闭口端均具有柔性铰链部。

进一步地，所述第二U型架的上臂依次由平板部、套设固定于显微镜上的环形主支架及调节支架固定组成。

进一步地，所述调节支架为阶梯型。

本发明还公开了一种原子力探针位姿调节装置，其用于基于白光干涉的原子力探针扫描显微镜系统，其特征在于，该装置包括由下至上依次设置的里外水平偏摆调节部件、左右水平调节部件、左右旋转调节部件、上下俯仰偏摆调节部件以及上下竖直调节部件，其中，

里外水平偏摆调节部件包括探针支架、第一调节部，其中探针支架用于固定承载原子力探针的所述探针座，所述第一调节部分别挤压所述探针支架右端的内外侧，由此实现所述原子力探针的里外水平偏摆调节与锁定；