[发明专利]一种原子力显微镜微悬臂弹性系数标定装置

说明书

本发明公开了一种原子力显微镜微悬臂弹性系数标定装置，包括底座、载环盘、悬环盘、第一副架与第二副架，所述载环盘固定安装与底座的上表面，所述第一副架固定安装于底座与载环盘的右侧壁，所述载环盘与悬盘通过支撑杆进行固定安装；采用电磁线圈产出电磁力，通过对圈数已知的螺旋线圈，以及控制输入电流值，即可计算得到电磁力值，电磁力与输入的电流呈线性关系，所以可通过电磁力产生装置对微悬臂探针连续施加作用力；探针在滑架的带动下，能够实现对探针的微位移控制；通过激光测距仪可测得探针的位移值；因此采用本发明可获得精确的电磁力值和精确的探针微悬臂弯曲变形量，通过计算即可精确地标定出显微镜微悬臂的弹性系数。

技术领域

本发明涉及检测装置技术领域，具体领域为一种原子力显微镜微悬臂弹性系数标定装置。

背景技术

随着科技的发展，原子力显微镜的应用日益广泛，其原理是利用微悬臂的形变来测量针尖与受测样品表面之间的作用力，达到测量检测的目的，具有原子级的分辨率。原子力显微镜的核心构件微悬臂是样品表面力学性能检测、纳米量级刻蚀加工制造的重要工具，是连接宏观和微观的重要枢纽。近年来，凭借原子力显微镜可以测量和提供纳牛甚至皮牛量级作用力，在纳米力学和生物力学等领域受到了越来越多的重视。其中，微悬臂可以当作微小力的施力单元，又可以作为微力传感器，进行高精度力值测量。微悬臂与样品间的作用力可以通过微悬臂的弯曲变形量乘以其弹性系数获得。因此，在进行高精度微纳尺度力学测量时，必须标定微悬臂的弹性系数，为此我们提出一种原子力显微镜微悬臂弹性系数标定装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种原子力显微镜微悬臂弹性系数标定装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种原子力显微镜微悬臂弹性系数标定装置，包括底座、载环盘、悬环盘、第一副架与第二副架，所述载环盘固定安装与底座的上表面，所述第一副架固定安装于底座与载环盘的右侧壁，所述载环盘与悬盘通过支撑杆进行固定安装，所述第二副架固定安装于悬环盘的右侧壁，所述底座的筒腔内固定安装有电磁线圈，所述载环盘的环孔内固定安装有平行铰链，所述平行铰链的悬空端固定安装有永磁体，所述悬环盘的环孔中部固定安装有激光测距仪，所述第一副架与第二副架间转动安装有螺纹杆，所述第一副架的底腔内固定安装有第一伺服电机，所述第一伺服电机的输出端通过联轴器固定安装螺纹杆的下端，所述第一副架与第二副架间固定安装有支撑滑轨，所述支撑滑轨位于靠近底座侧，所述螺纹杆螺装有第一丝母，所述第一丝母固定安装与调节架的槽口内，所述支撑滑轨设于调节架的槽口内，所述调节架的左端上表面开设有安装槽，且安装槽内固定安装有第二伺服电机与平移滑轨，所述平移滑轨位于第二伺服电机的左侧，所述平移滑轨上表面滑动安装有滑架，所述滑架的夹腔内固定安装有第二丝母，所述第二丝母螺装第二伺服电机的输出端。

优选的，所述滑架的左端上表面设有固定夹板，所述固定夹板的下表面固定安装有滑杆，所述滑杆贯穿滑架，所述滑杆的下端一体成型有限位帽，且限位帽与滑架的下表面间夹装有复位弹簧。

优选的，所述底座的筒腔、载环板的环孔与悬环盘的环孔同轴，所述螺纹杆的轴线、支撑滑轨的轴线与载环盘的环孔的轴线位于同一平面内。

优选的，所述平行铰链数量为三个，且三个悬空端焊接于承载盘的下表面，所述永磁体固定安装与承载盘的上表面。

优选的，所述第一副架的高度等于底座与载环盘的高度盒，所述第二副架的高度与悬环盘高度相同。

优选的，所述支撑杆的长度与支撑滑轨的长度相同。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用电磁线圈产出电磁力，通过对圈数已知的螺旋线圈，以及控制输入电流值，即可计算得到电磁力值，电磁力与输入的电流呈线性关系，所以可通过电磁力产生装置对微悬臂探针连续施加作用力；探针在滑架的带动下，能够实现对探针的微位移控制；通过激光测距仪可测得探针的位移值；因此采用本发明可获得精确的电磁力值和精确的探针微悬臂弯曲变形量，通过计算即可精确地标定出显微镜微悬臂的弹性系数。

附图说明