專利名稱：雙舌式掃描隧道顯微鏡調節(jié)裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于掃描隧道顯微鏡測試調節(jié)裝置。
繼葛·賓尼和?！だ琢_爾的開創(chuàng)性工作[Phys.Rev.Lrtt.49(1)，57(1982)]以來，掃描隧道顯微技術迅速地應用于物理、化學、生物、醫(yī)學和微電子工業(yè)等領域，都得到了很大的成功。隨之對掃描隧道顯微鏡測試調節(jié)裝置也提出了多用的要求，即要求調節(jié)裝置既能適合實空常溫的測試調節(jié)，又能適合低溫下測試調節(jié)和對溶液下樣品的測試調節(jié)，甚至也能用于真空下的測試調節(jié)。
歷來的掃描隧道顯微鏡調節(jié)裝置，例如在United States Patent 4.343.993，EP-252-174-A20號專利，VG公司STM2000樣本和Digital公司Nanoscope Ⅰ，Ⅱ樣本等文獻中提及的調節(jié)裝置都很難達到上述要求。
本發(fā)明的雙舌式掃描隧道顯微鏡調節(jié)裝置就是針對上述問題設計制造的，其特征在于具有一個由螺桿(2)和本體(6)組成的雙舌式逼近機構，以及與該機構相適應的探針組組件、樣品組組件和螺柱(1)。其中探針組組件和樣品組組件，與我們的89104456，6號專利《掃描隧道顯微鏡多元探頭》中的相應部分相似，但在裝置中的結構連接和三級減速逼近調節(jié)操作方式不同。
該調節(jié)裝置有如下特點另件少、造價低、穩(wěn)定性好，通用性強和加工精度寬松等。
說加件少從

圖1(裝置示意圖)上顯而易見，該裝置堪稱最少另件的掃描隧道顯微鏡調節(jié)裝置。說造價低是指該裝置的造價不及僅能用作實空常溫掃描隧道顯微鏡調節(jié)裝置造價的二十分之一。說穩(wěn)定性好是指測試重復性好，而且在恒高度測試當中所選擇調定的隧道電流值觀察8小時仍無變化。說通用性強是指該裝置體積小，立式頂面調節(jié)很適合做低溫的、電化學的和實空常溫掃描隧道顯微鏡測試調節(jié)，當然也能用作為一般要求的真空下測試調節(jié)。顯然這些測試調節(jié)的實現還需對該裝置輔以相應的措施。說加工精度寬松是指該調節(jié)裝置的傳動精細、平穩(wěn)和隨調節(jié)隨固緊、主要是靠機構本身傳動的無間隙性決定的，對另件加工精度無須苛求。
實施例(一)本發(fā)明雙舌式掃描隧道顯微鏡調節(jié)裝置的實施例(一)見圖1(裝置示意圖)、圖2(探針組組件示意圖)和圖3(樣品組組件示意圖)。該裝置包括逼近調節(jié)機構、探針組組件、樣品組組件和螺柱(1)四個部分。
所說的逼近調節(jié)機構由螺桿(2)和本體(6)組成，本體(6)是一個含有上舌a、下舌b和基礎c的另件，螺桿(2)與本體(6)的上舌a螺紋連接，而與下舌b為點接觸。旋動螺桿(2)通過三級減速傳動實現探針(3)相對樣品(4)的逼近調節(jié)。上舌a與下舌b的剛性比為4-16，本例取7。螺桿(2)的螺距一般不大于0.8毫米，本例取0.3毫米。
所說的探針組組件由探針(3)，探針(7)，螺母(8)和絕緣套(9)組成，絕緣套(9)固定在螺柱(1)的下端，螺母(8)固定在絕緣套(9)內。安裝探針時先將探針(3)緊插在探針座(7)中，再將探針座(7)旋緊到螺母(8)上去。探針可以用不同的金屬制造，本例探針采用直徑為0.5毫米的鎢絲制成。
所說的樣品組組件由樣品(4)、樣品托(10)、螺母(11)和壓電陶瓷管(5)組成，壓電陶瓷管(5)為三維掃描控制器件，它的一端固定在本體(6)的基礎c上，另一端固定螺母(11)。安裝樣品時先將樣品(4)固定在樣品托(10)上，再將樣品托(10)旋緊到螺母(11)上去。固定樣品的方法有多種，本例采用導電膠粘接方法。
所說的螺柱(1)與本體(6)的上舌a螺紋連接，探針組組件就裝在螺柱(1)的下端，通過旋動螺柱(1)可以粗調節(jié)探針(3)和樣品(4)的間距。旋出螺柱(1)可以方便地更換探針和樣品。
本例的測試調節(jié)步驟是裝好探針(3)和樣品(4)，旋進螺桿(2)(本例旋進1-3圈為宜)適當張開上下舌，旋進螺柱(1)粗調節(jié)探針(3)接近樣品(4)例如到0.02-0.1毫米，退旋螺桿(2)進行探針(3)與樣品(4)的逼近調節(jié)，從而獲得所需大小的隧道電流，以進行掃描隧道顯微鏡測試。待測試完畢之后，旋進螺桿(2)使之斷開隧道電流，旋出螺柱(1)，旋退螺桿(2)完全放松上下舌，至此可以進行下一個測試調節(jié)過程。本例經實空下對石墨樣品測試表明，可穩(wěn)定地得到具有原子級分辨率的清晰圖象。
實施例(二)實施例(二)與實施例(一)基本相同，區(qū)別僅在于實施例(二)中的上舌a、下舌b和基礎c為三個另件，以它們固定連接的組合體代替了實施例(一)中的一個另件本體(6)。
權利要求
1.一種掃描隧道顯微鏡調節(jié)裝置，其特征在于它是一種雙舌式逼近調節(jié)裝置，包括由螺桿(2)和本體(6)組成的雙舌式逼近調節(jié)機構、探針組組件、樣品組組件和螺柱(1)四個部分，以及該裝置的結構連接和三級減速逼近調節(jié)操作方式。
2.根據權利要求1所述的掃描隧道顯微鏡調節(jié)裝置，其特征在于所說的逼近調節(jié)機構中的本體(6)是一個含有上舌a，下舌b和基礎c的另件，或是由上舌a，下舌b與基礎c作為三個另件固定連接的組合體，螺桿(2)與本體(6)的上舌a螺紋連接而與下舌b為點接觸，上舌a與下舌b的剛性比為4-16。
3.根據權利要求1所述的掃描隧道顯微鏡調節(jié)裝置，其特征在于所說的探針組組件由探針(3)、探針座(7)、螺母(8)和絕緣套(9)組成，絕緣套(9)固定在螺柱(1)的下端部，螺母(8)固定在絕緣套(9)內。
4.根據權利要求1所述的掃描隧道顯微鏡調節(jié)裝置，其特征在于所說的樣品組組件由樣品(4)、樣品托(10)、螺母(11)和壓電陶瓷管(5)組成，壓電陶恣管(5)為三維掃描控制器件，它的一端固定在本體(6)的基礎c上，另一端固定螺母(11)。
5.根據權利要求1所述的雙舌式掃描隧道顯微鏡調節(jié)裝置，其特征在于所說的螺柱(1)與本體(6)的上舌a螺紋連接，探針組組件裝于螺柱(1)的下端，通過旋動螺柱(1)粗調節(jié)探針(3)和樣品(4)之間的距離。
6.根據權利要求1所述的雙舌式掃描隧道顯微鏡調節(jié)裝置，其特征在于該裝置的測試調節(jié)步驟是裝好探針(3)和樣品(4)，適當旋進螺桿(2)張開上下舌，適當旋進螺柱(1)粗調節(jié)探針(3)接近樣品(4)，退旋螺桿(2)進行探針(3)與樣品(4)的逼近調節(jié)，從而獲得所需大小的隧道電流，以進行掃描隧道顯微鏡測試。
全文摘要
本發(fā)明為雙舌式掃描隧道顯微鏡調節(jié)裝置，其特征在于具有一個由螺桿(2)和本體(6)構成的三級減速逼近調節(jié)機構。該調節(jié)裝置零件少、造價低、操作方便、穩(wěn)定性好，裝置采用小型立式頂面調節(jié)適用于實空常溫掃描隧道顯微鏡測試，同時適用于低溫掃描隧道顯微鏡測試和做溶液下樣品的掃描隧道顯微鏡測試。經實空下對石墨樣品測試表明，可穩(wěn)定地得到具有原子級分辨率的清晰圖象。
文檔編號H01J37/20GK1050267SQ8910694
公開日1991年3月27日 申請日期1989年9月11日 優(yōu)先權日1989年9月11日
發(fā)明者陳增波, 白春禮, 代長春, 黃桂珍, 朱傳鳳, 羅常紅, 阮理科 申請人:中國科學院化學研究所