Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования образцов в зондовых режимах. Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика включает платформу 1, держатель образца 2 с образцом 3, установленные на сканирующем устройстве 4, сопряженном с блоком сближения 5, установленном на платформе 1, систему регистрации 6, состоящую из источника излучения 7 и фотоприемника 8, многозондовый датчик контурного типа 9, содержащий основание 10 с гибкими консолями 15, остриями 16, 17, сопряженный с приводом вращения 21, включающим пьезомодуль 22, соединенным с корпусом 31, а также блок управления 30. Привод вращения 21 соединен с платформой 1 с возможностью размыкания с ней и ориентированной установки на нее. Технический результат заключается в упрощении замены многозондовых датчиков контурного типа и образцов. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика относится к измерительной технике и может быть использован для исследования образцов в зондовых режимах.

Известен сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика, включающий платформу, держатель образца с образцом, установленные на сканирующем устройстве, сопряженном с блоком сближения, установленном на платформе, систему регистрации, состоящую из источника излучения и фотоприемника, многозондовый датчик контурного типа, содержащий основание с гибкими консолями, остриями, сопряженный с приводом вращения, включающим пьезомодуль, соединенным с корпусом, а также блок управления (Патент RU 2538412). Это устройство выбрано в качестве прототипа предложенного решения.

Недостаток этого устройства заключается в том, что в нем затруднен процесс замены многозондовых датчиков и образцов. Это снижает точность установки многозондовых датчиков контурного типа и образцов при их замене, что приводит к недостаточно точному выбору зон измерения и снижает функциональные возможности устройства.

Технический результат изобретения заключается в упрощении замены многозондовых датчиков и образцов, соответственн более точной установки многозондовых датчиков контурного типа и образцов при их замене. Это приводит к более точному выбору зон измерений и расширению функциональных возможностей.

Указанный технический результат достигается тем, что в сканирующем зондовом микроскопе с устройством для функционирования многозондового датчика, включающий платформу, держатель образца с образцом, установленные на сканирующем устройстве, сопряженном с блоком сближения, установленном на платформе, систему регистрации, состоящую из источника излучения и фотоприемника, многозондовый датчик контурного типа, содержащий основание с гибкими консолями, остриями, сопряженный с приводом вращения, включающим пьезомодуль, соединенным с корпусом, а также блок управления привод вращения соединен с платформой с возможностью размыкания с ней и ориентированной установки на нее.

Существует вариант, в котором привод вращения, включает корпус, в котором установлен двигатель с первым цилиндрическим зубчатым колесом, сопряженным со вторым цилиндрическим зубчатым колесом, соосно соединенным с торцевым зубчатым колесом, сопряженным с третьим цилиндрическим зубчатым колесом, сопряженным с четвертым цилиндрическим зубчатым колесом, на котором закреплено основание многозондового датчика контурного типа.

Существует вариант, в котором, по меньшей мере, два прижима, сопряженных с четвертым цилиндрическим зубчатым колесом.

Существует вариант, в котором пьезомодуль имеет возможность включения синхронно с включением двигателя.

На фиг. 1 изображена схема сканирующего зондового микроскопа с устройством для функционирования многозондового датчика в общем виде.

На фиг. 2 изображен вариант исполнения привода вращения.

На фиг. 3 изображен вид А на привод вращения.

На фиг. 4 изображен вариант выполнения прижима.

Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика включает платформу 1 (фиг. 1), а также держатель образца 2 с образцом 3, установленные на сканирующем устройстве 4. В качестве сканирующего устройства 4 можно использовать секционную пьезокерамическую трубку. Сканирующее устройство 4 сопряжено с блоком сближения 5, установленном на платформе 1. В качестве блока сближения можно использовать однокоординатный стол на плоских направляющих, сопряженный с шаговым двигателем (не показаны). Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика включает также систему регистрации 6, состоящую из источника излучения 7 и фотоприемника 8. При этом многозондовый датчик контурного типа 9, содержащий основание 10 с гибкими консолями 15 и остриями 16, 17 сопряжен с приводом вращения 21. Привод вращения 21 включает корпус 31. На корпусе 31 привода вращения 21 закреплен пьезомодуль 22. Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика включает также блок управления 30, соединенный со сканирующем устройством 4, блоком сближения 5, источником излучения 7, фотоприемником и приводом вращения 21. При этом привод вращения 21 соединен с платформой 1 с возможностью размыкания с ней и ориентированной установки на нее. Это обеспечивается посредством трех шарообразных опор 50 (см. также фиг. 2), закрепленных в корпусе 31 и имеющих возможность сопряжения, например, с тремя конусообразными ловителями 51 Могут быть и другие варианты ловителей, например, один конусообразный, один V-образный и один плоский (не показаны). Для закрепления привода вращения 21 на платформе 1 используются первые магниты 52 и вторые магниты 53. Два первых магнита 52 и один второй магнит 53 закреплены в корпусе 31 привода вращения 21. На тех же расстояниях друг относительно друга закреплены в основании 1 два первых магнита 52 и один второй магнит 53. Вторые магниты 53 имеют большие диаметры, чем первые магниты 52. Магниты могут быть изготовлены из сплава самарий-кобальт.

Существует вариант, в котором привод вращения 21, включает корпус 31, в котором установлен двигатель 33 с первым цилиндрическим зубчатым колесом 35 (см. также фиг. 3), сопряженным со вторым цилиндрическим зубчатым колесом 41. При этом второе цилиндрическое зубчатое колесо 41 соосно соединено с торцевым зубчатым колесом 43, которое сопряжено с третьим цилиндрическим зубчатым колесом 44, сопряженным с четвертым цилиндрическим зубчатым колесом 45, установленным в корпусе 31 посредством подшипника 55. На четвертом цилиндрическом зубчатом колесе 45 закреплено основание 10 многозондового датчика контурного типа 9 посредством винта 54. На фиг. 3, фиг. 4 изображено три варианта крепления зубчатых колес. В первом варианте первое цилиндрическое зубчатое колесо 35 крепят посредством первого переходника 34 на валу 36. Во втором варианте зубчатые колеса 41, 43, 44, закреплены на переходниках 38, которые посредством резьбовых соединений крепятся на валах, например, на валу 39 с упором в ограничитель 40. В третьем варианте четвертое цилиндрическое зубчатое колесо 45 закреплено в подшипнике 55, установленном в корпусе 31.

Существует вариант, в котором, по меньшей мере, два прижима 46, сопряжены с четвертым цилиндрическим зубчатым колесом 45. В одном из вариантов может использоваться три прижима 46, расположенные под углами 120° друг к другу (не показано). Положение прижимов 46 вдоль осей может регулироваться шайбами 48, имеющих толщину, например, 0.5 мм. Существует вариант, в котором пьезомодуль 22 имеет возможность включения синхронно с включением двигателя 33.

Прижим 46 может включать корпус 65, в котором закреплена втулка 65 с толкателем 67, сопряженным с пружиной сжатия 68. Точность установки многозондового датчика контурного типа 9 может корректироваться при включении двигателя 33 и наблюдением в оптический микроскоп за биением основания 10 по положениям острий 16 и 17. Корректировать точность установки многозондового датчика контурного типа 9 можно подвижкой в зазоре основания 10 при закреплении его винтом 54.

Точную установку образца 3 на держателе образца 2 можно проводить также с использованием оптического микроскопа, измеряя расстояние между реперными точками на образце 3 и реперными точками на держателе образца 2 (не показаны).

Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика работает следующим образом. Снимают привод вращения 21 с основания 1 и устанавливают многозондовый датчик контурного типа 9 на четвертое цилиндрическое зубчатое колесо 45.

Точность установки многозондового датчика контурного типа 9 может корректироваться при включении двигателя 33 и наблюдением в оптический микроскоп за биением основания 10 по положениям острий 16 и 17. Корректировать точность установки многозондового датчика контурного типа 9 можно подвижкой в зазоре основания 10 при закреплении его винтом 54.

Точную установку образца 3 на держателе образца 2 можно проводить также с использованием оптического микроскопа, измеряя расстояние между реперными точками на образце 3 и реперными точками на держателе образца 2 (не показаны). Закрепление образца 3 на держателе образца 2 может осуществляться пружинными лапками (не показаны).

После закрепления многозондового датчика контурного типа 9 и образца 3 привод вращения 21 устанавливают на основание 1 и осуществляют исследование образца 3. Подробно конструктивные особенности сканирующих зондовых микроскопов и особенности их работы описаны в (В. Миронов. Основы сканирующей зондовой микроскопии. - М.: ТЕХНОСФЕРА. 2004. - 143 с.).

То, что привод вращения 21 соединен с платформой 1 с возможностью размыкания с ней и ориентированной установки на нее приводит к упрощению замены многозондовых датчиков контурного типа 9 и образцов 3. При этом появляется возможность более точной установки многозондовых датчиков контурного типа 9 и образцов 3 при их замене, например, с использованием оптического микроскопа. Это приводит к более точному выбору зон измерений и расширению функциональных возможностей.

То, что привод вращения 21, включает корпус 31, в котором установлен двигатель 33 с первым цилиндрическим зубчатым колесом 35, сопряженным со вторым цилиндрическим зубчатым колесом 41, соосно соединенным с торцевым зубчатым колесом 43, сопряженным с третьим цилиндрическим зубчатым колесом 44, сопряженным с четвертым цилиндрическим зубчатым колесом 45, на котором закреплено основание 10 многозондового датчика контурного типа 9 позволяет минимизировать люфты в зазорах соединения зубчатых колес. Это приводит к более точному выбору зон измерений и расширению функциональных возможностей.

То, что, по меньшей мере, два прижима 46 сопряжены с четвертым цилиндрическим зубчатым колесом 45 повышает точность поворота многозондового датчика контурного типа 9 за счет минимизации люфтов в соединениях между зубчатыми колесами. Это приводит к более точному выбору зон измерений и расширению функциональных возможностей.

То, что пьезомодуль 22 имеет возможность включения синхронно с включением двигателя 33 уменьшает усилие страгивания в момент начала поворота многозондового датчика контурного типа 9. Это приводит к более точному выбору зон измерений и расширению функциональных возможностей.

1. Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика, включающий платформу (1), держатель образца (2) с образцом (3), установленные на сканирующем устройстве (4), сопряженном с блоком сближения (5), установленном на платформе (1), систему регистрации (6), состоящую из источника излучения (7) и фотоприемника (8), многозондовый датчик контурного типа (9), содержащий основание (10) с гибкими консолями (15), остриями (16, 17), сопряженный с приводом вращения (21), включающим пьезомодуль (22), соединенным с корпусом (31), а также блок управления (30), отличающийся тем, что привод вращения (21) соединен с платформой (1) с возможностью размыкания с ней и ориентированной установки на нее.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что привод вращения (21), включает корпус (31), в котором установлен двигатель (33) с первым цилиндрическим зубчатым колесом (35), сопряженным со вторым цилиндрическим зубчатым колесом (41), соосно соединенным с торцевым зубчатым колесом (43), сопряженным с третьим цилиндрическим зубчатым колесом (44), сопряженным с четвертым цилиндрическим зубчатым колесом (45), на котором закреплено основание (10) многозондового датчика контурного типа (9).

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что в него введено по меньшей мере два прижима (46), сопряженных с четвертым цилиндрическим зубчатым колесом (45).

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что пьезомодуль (22) имеет возможность включения синхронно с включением двигателя (33).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оптическим методам высокого пространственного разрешения на основе методов зондовой микроскопии. Сущность изобретения заключается в том, что в способе детектирования ближнепольного оптического отклика для сканирующего зондового микроскопа, включающем сближение осциллирующего на частоте Ω зондового датчика с образцом, фокусирование на острие зондового датчика оптического излучения с длиной волны λ в диапазоне от 0.4 до 500 мкм источника излучения посредством фокусирующего элемента, измерение ближнепольного оптического отклика первым синхронным детектором посредством детектирования сигнала оптического детектора на высшей гармонике осцилляций зондового датчика nΩ, где n - порядок высшей гармоники, с использованием схемы интерферометра Майкельсона, в которой модуль подвижки устанавливает зеркало опорного плеча в заданные положения, используя систему обратной связи, изменяют положение зеркала опорного плеча посредством модуля подвижки таким образом, чтобы разница фаз ближнепольного оптического отклика и излучения, отраженного от зеркала опорного плеча, поддерживалась постоянной.

Изобретение относится к области нанотехнологии, а именно к устройствам, обеспечивающим получение информации о топологии и других свойствах поверхности объекта. Нанозонд сканирующего микроскопа состоит из последовательно соединенных рабочего элемента нанозонда, консоли, держателя, датчика частоты собственных колебаний консоли и оптического датчика движения консоли, оптически связанного с консолью, а также привода рабочего элемента и блока формирования сигнала рассогласования положения рабочего элемента, входы которого подключены к выходам оптического датчика движения консоли и датчика частоты собственных колебаний консоли.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в атомно-силовой микроскопии для диагностирования наноразмерных структур. Сущность изобретения заключается в том, что сканирующий зонд содержит кантилевер, соединенный с зондирующей иглой, которая продета и жестко закреплена в одной из сквозных нанопор стеклянной сферы большего диаметра с квантовыми точками структуры ядро-оболочка, а вершина зондирующей иглы, выходящая из стеклянной сферы большего диаметра, подвижно соединена с помощью двух вложенных углеродных нанотрубок с отделяемой и автономно функционирующей стеклянной сферой малого диаметра со сквозными нанопорами, заполненными квантовыми точками и магнитными наночастицами с одинаковой ориентацией полюсов структуры ядро-оболочка.

Изобретение относится к нанотехнологии и может быть использовано для исследования образцов, например биоматериалов и изделий медицинского назначения, методами сканирующей зондовой микроскопии.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в атомно-силовой микроскопии для диагностирования наноразмерных структур. Сущность изобретения заключается в том, что магнитопрозрачный кантилевер соединен с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглой, вершина которой подвижно соединена с помощью двух вложенных углеродных нанотрубок с магнитопрозрачной отделяемой и автономно функционирующей стеклянной сферой со сквозными нанометровыми порами, заполненными квантовыми точками и магнитными наночастицами с одинаковой ориентацией полюсов структуры ядро-оболочка.

Предлагаемый способ относится к области информационной безопасности, конкретно к системам биометрической идентификации на основе папиллярного узора пальца. Техническим результатом является повышение надежности биометрической аутентификации личности человека посредством повышения стойкости защиты устройств к атакам подбора, за счет анализа локального взаимодействия зонда с поверхностью пальца, что позволит системе безопасности отличить истинный папиллярный узор от его графического изображения или слепка.

Устройство подвижки относится к точной механике и может быть использовано для перемещения образцов по двум или трем координатам, например, в зондовой микроскопии. Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве подвижки каретка 10 упруго сопряжена с переходным элементом 9 по координате Z, перпендикулярной плоскости координат X, Y.

Изобретение относится к области сканирующей зондовой микроскопии и может быть использовано при исследовании микрорельефа отражающих поверхностей, например, в кристаллографии, метрологии, при изучении высокомолекулярных соединений и т.д.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в сканирующей зондовой микроскопии. Зонд для сканирующей зондовой микроскопии содержит кантилевер для атомно-силовой микроскопии с оптически активной областью, находящейся на острие иглы кантилевера.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в устройствах измерения и контроля параметров материалов и изделий электронной техники. Измерительный зонд представляет собой консоль с проводящим покрытием и иглой из эвтектической композиции индий-галлий, удерживаемой на свободном конце консоли с помощью по меньшей мере одной металлической нити.

Изобретение относится к области химии и нанотехнологии, а именно к способу получения наноразмерных частиц кальция в водной среде, включающий помещение в дистиллированную воду, находящуюся в емкости, двух электродов, один из которых выполнен из золота или платины с нейтральным водородным числом, пропускание между электродами стабилизированного постоянного электрического тока силой 2 А, отличающийся тем, что в качестве второго электрода используют золотую или платиновую пластину, электроды между собой разделяют микропористой мембраной, при этом процесс электролитического разложения проводят в присутствии катализатора, роль катализатора выполняет смесь раствора лимонной кислоты C6H8O7 в концентрации 0,25-5 мас.% или 0,25-5 мол.

Изобретение относится к области нанотехнологии, а именно нанотехнологии интерактивного взаимодействия, датчиков или приведения в действие, например, квантовых точек в качестве биомаркеров.
Изобретение относится к области нанотехнологии, медицины и пищевой промышленности. Способ получения нанокапсул сухого экстракта красной щетки характеризуется тем, что в качестве оболочки нанокапсул используется каппа-каррагинан, а в качестве ядра - сухой экстракт красной щетки, при этом сухой экстракт красной щетки добавляют в суспензию каппа-каррагинана в изопропаноле в присутствии 0,01 г Е472с в качестве поверхностно-активного вещества при перемешивании 700 об/мин, далее приливают ацетонитрил, полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают и сушат при комнатной температуре, при этом массовое соотношение ядро:оболочка составляет 1:1, 1:2 или 1:3.
Изобретение относится к области нанотехнологии, медицины и пищевой промышленности. Способ получения нанокапсул сухого экстракта босвеллии характеризуется тем, что сухой экстракт босвеллии добавляют в суспензию гуаровой камеди в циклогексане в присутствии 0,01 г сложного эфира глицерина с одной-двумя молекулами пищевых жирных кислот и одной-двумя молекулами лимонной кислоты в качестве поверхностно-активного вещества при перемешивании 800 об/мин, далее приливают 5 мл 1,2-дихлорэтана, полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают и сушат при комнатной температуре, при этом массовое соотношение ядро : оболочка составляет 1:1, 1:2 или 1:3.
Изобретение относится к области нанотехнологии, медицины и пищевой промышленности. Способ получения нанокапсул сухого экстракта хвоща характеризуется тем, что сухой экстракт хвоща добавляют в суспензию каппа-каррагинана в гексане в присутствии 0,01 г сложного эфира глицерина с одной-двумя молекулами пищевых жирных кислот и одной-двумя молекулами лимонной кислоты в качестве поверхностно-активного вещества при перемешивании 750 об/мин, далее приливают четыреххлористый углерод, полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают и сушат при комнатной температуре, при этом массовое соотношение ядро : оболочка составляет 1:1, 1:2 или 1:3.

Изобретение относится к области испытаний твердых тел и может быть использовано для идентификации невидимой ткани. Новым является то, что испытания проводятся в четыре этапа.
Изобретение относится к области нанотехнологии, медицины, фармакологии и ветеринарной медицины. Способ получения нанокапсул доксициклина характеризуется тем, что в суспензию гуаровой камеди в гексане и 0,01 г препарата Е472с в качестве поверхностно-активного вещества добавляют порошок доксициклина, затем добавляют хладон-112, причем массовое соотношение доксициклин : гуаровая камедь составляет 1:1, 1:2 или 1:3, полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают и сушат.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения геля оксида алюминия включает первую стадию осаждения оксида алюминия, включающую осаждение в водной реакционной среде по меньшей мере одного основного прекурсора и по меньшей мере одного кислого прекурсора.
Изобретение относится к медицине, а именно к хирургии, травматологии и дерматологии, и может быть использовано для лечения кожных заболеваний, таких как дерматит и панариций.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве титана, легированного углеродными нанотрубками при камерном электрошлаковом переплаве (КЭШП) расходуемого электрода.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования образцов в зондовых режимах. Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика включает платформу 1, держатель образца 2 с образцом 3, установленные на сканирующем устройстве 4, сопряженном с блоком сближения 5, установленном на платформе 1, систему регистрации 6, состоящую из источника излучения 7 и фотоприемника 8, многозондовый датчик контурного типа 9, содержащий основание 10 с гибкими консолями 15, остриями 16, 17, сопряженный с приводом вращения 21, включающим пьезомодуль 22, соединенным с корпусом 31, а также блок управления 30. Привод вращения 21 соединен с платформой 1 с возможностью размыкания с ней и ориентированной установки на нее. Технический результат заключается в упрощении замены многозондовых датчиков контурного типа и образцов. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх