[实用新型]一种高真空环境下扫描探针换针装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及材料测试仪器领域，具体涉及一种高真空环境下扫描探针换针装置。

背景技术

扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope，下文简称为STM) 是利用针尖与样品间纳米间隔的量子隧道效应引起的隧道电流与间隔的指数关系，实现材料表面微区结构的原子级分辨率的显微装置。STM可以应用在各种复杂的环境：超高真空以及高压环境，低温(mK范围)或高温(103K范围)环境，甚至是各种液态环境中。同时STM的使用领域也非常广泛，涉及薄膜生长、自组装单分子膜、电化学以及催化剂领域。

不同的测试材料需要使用不同型号的探针，所以STM在测试的过程中调换不同型号的探针时，需要将想要调换的探针取出，再将替换的探针放入探针架中。但是在换针的过程中会带破坏系统原本的高真空环境，而重新抽真空需要3个小时以上，同时也会造成探针脱落、错位等问题，影响测试的流畅性。因此，为解决上述技术问题，特提出一种提高超真空环境下扫描探针换针效率的装置。

发明内容

本实用新型的主要目的旨在解决高真空环境下，在不破坏真空情况下，通过快速进样室更换扫描探针显微镜探针的问题，避免换针过程中破换系统真空环境，以及探针跌落、错位等问题，提供一种能够提高扫描探针显微镜换针效率的装置。

为达到上述技术效果，本实用新型提供了一种高真空环境下扫描探针换针装置，包括扫描管探针固定头、探针架、和探针架携带架，其中扫描管探针固定头包括磁铁、电极接触片，探针架包括铁磁板、针尖固定管、电极接触环，探针架携带架包括通孔和限位装置、抓取手柄。所述扫描探针固定头、探针架和探针架携带架的表面镀有一层导电金属层，该镀层为金、银、铂、铱或其他抗氧化导电层的一种。扫描探针固定头的磁铁可与探针架的电极接触环吸附衔接，电机接触片可与步进电机连接，实现上下活动。探针架中铁磁板可置于探针架携带架上限位装置的两个台阶面上，探针架携带架中通孔可放置磁铁，用来吸附探针架的铁磁板。探针架中的针尖固定管为空心圆柱形，用来放置针尖，依次与铁磁板、电极接触环相连，整个换针装置通过机械手和步进电机的控制实现换针。

附图说明

图1换针装置示意图

图2扫描管探针固定头示意图

图3探针架示意图

图4探针架携带架示意图。

具体实施例

参见说明书附图，一种高真空环境下扫描探针换针装置，包括扫描管探针固定头、探针架和探针架携带架，其中扫描管探针固定头包括磁铁1、电极接触片2，探针架包括铁磁板3、针尖固定管4、电极接触环5，探针架携带架包括通孔6和限位装置7、抓取手柄8。所述扫描探针固定头、探针架和探针架携带架的表面镀有一层抗氧化导电层，该镀层为金、银、铂、铱等的一种，本实施例中选用金镀层。扫描探针固定头的磁铁1可与探针架的电极接触环5吸附衔接，电机接触片2可与步进电机连接，实现上下活动。探针架中铁磁板3可置于限位装置7的两个台阶面上，探针架携带架中通孔6放置磁铁，用来吸附探针架的铁磁板3。探针架中的针尖固定管4为空心圆柱形，用来放置探针针尖托，依次与铁磁板3、电极接触环5相连，整个换针过程通过机械手和步进电机的控制实现。

装针时，将装有扫描探针的针尖托装入针尖固定管4，将探针架的铁磁板3置于探针架携带架的限位装置7的两个台阶面上，通过上升连接有扫描管探针固定头的步进电机，使得磁铁2顶住电极接触环5，然后通过机械手夹住抓取手柄8拿走探针架携带架，实现装针过程。

取针时，将连接有扫描管探针固定头的步进电机下移，探针架的铁磁板3通过探针架携带架通孔6中的磁铁吸附，然后通过机械手夹住抓取手柄8拿走探针架，实现取针过程。

整个装针取针的过程通过机械手和步进电机的调节实现，无需破换原先系统的高真空等环境，同时定位准确，实现了高效换针。