原子力顯微鏡低溫觀測系統的製作方法
2023-05-07 01:47:06
原子力顯微鏡低溫觀測系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種原子力顯微鏡低溫觀測系統，包括減震臺、置於減震臺上的底座、原子力顯微鏡專用冷臺、原子力顯微鏡、原子力顯微鏡控制器和氣密箱，所述原子力顯微鏡專用冷臺固設在底座上，所述原子力顯微鏡和原子力顯微鏡控制器電連接，所述原子力顯微鏡專用冷臺、原子力顯微鏡和原子力顯微鏡控制器被封閉在氣密箱內。通過設置原子力顯微鏡專用冷臺，對至於冷臺上的樣品進行冷卻，從而達到了低溫條件下，對樣品微納米級別的表面形態及物理化學性質進行觀察的目的。
【專利說明】原子力顯微鏡低溫觀測系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及原子力顯微鏡技術應用領域，具體地，涉及一種原子力顯微鏡低溫觀測系統。
【背景技術】
[0002]原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope)是繼掃描隧道顯微鏡(ScanningTunneling Microscope)之後發明的一種具有原子級高分辨的新型儀器,可以在大氣和液體環境下對各種材料和樣品進行納米區域的物理性質包括形貌進行探測，或者直接進行納米操縱；現已廣泛應用於半導體、納米功能材料、生物、化工、食品、醫藥研究和科研院所各種納米相關學科的研究實驗等領域中，成為納米科學研究的基本工具。原子力顯微鏡與掃描隧道顯微鏡相比，由於能觀測非導電樣品，因此具有更為廣泛的適用性。
[0003]現有原子力顯微鏡工作在室溫或者更高的溫度，沒有針對低溫樣品的原子力顯微鏡觀測系統。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於，針對上述問題，提出一種原子力顯微鏡低溫觀測系統，以實現在低溫下，對樣品微納米級別的表面形態及物理化學性質進行觀察的優點。
[0005]為實現上述目的，本發明採用的技術方案是:
一種原子力顯微鏡低溫觀測系統，包括減震臺、置於減震臺上的底座、原子力顯微鏡專用冷臺、原子力顯微鏡、原子力顯微鏡控制器和氣密箱，所述原子力顯微鏡專用冷臺固設在底座上，所述原子力顯微鏡和原子力顯微鏡控制器電連接，所述原子力顯微鏡專用冷臺、原子力顯微鏡和原子力顯微鏡控制器被封閉在氣密箱內。
[0006]進一步的，所述原子力顯微鏡專用冷臺，包括底板、樣品臺、半導體製冷模塊、溫度傳感器、溫度控制器、循環水泵、冷卻水模塊，所述底板固設在上述底座上，所述底板中心處設置有樣品臺，所述半導體製冷模塊和溫度傳感器分別與溫度控制器電連接，所述循環水泵通過管道與冷卻水模塊相連。
[0007]進一步的，所述溫度傳感器包括第一溫度傳感器和第二溫度傳感器，所述溫度控制器包括第一溫度控制器和第二溫度控制器，所述半導體製冷模塊包括第一半導體製冷模塊和第二半導體製冷模塊，所述第一溫度傳感器和第一半導體製冷模塊電連接在第一溫度控制器上，所述第二溫度傳感器和第二半導體製冷模塊電連接在第二溫度控制器上。
[0008]進一步的，所述底板背面鑲嵌至少一個磁鐵。
[0009]進一步的，所述循環水泵與冷卻水模塊相連的管道分為進水管道和出水管道，所述進水管道設置有加筋，該進水管道的長度大於10m。
[0010]進一步的，所述溫度控制器內嵌有儲存測量數據的儲存模塊。
[0011]本發明的技術方案具有以下有益效果:
本發明的技術方案，通過設置原子力顯微鏡專用冷臺，對至於冷臺上的樣品進行冷卻，從而達到了低溫條件下，對樣品微納米級別的表面形態及物理化學性質進行觀察的目的。底板背面鑲嵌磁鐵，可以和原子力顯微鏡鐵質底座牢固連接，減少振動，且易於拆裝。進水管道設置加筋，增加其剛度來消除其自身在空氣中的振動；進水管道長度大於10m，由較長的管壁消除水流振動。採用半導體製冷模塊，可以做到小體積，製冷效率高。採用兩組半導體製冷模塊及溫度傳感器，不僅可以實現均勻溫度場，還可以實現梯度溫度場。
[0012]下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明實施例所述的原子力顯微鏡低溫觀測系統結構示意圖；
圖2為圖1所示的原子力顯微鏡低溫觀測系統中原子力顯微鏡專用冷臺的結構示意
圖；
圖3為原子力顯微鏡專用冷臺的底板的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用於說明和解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0015]如圖1所示，一種原子力顯微鏡低溫觀測系統，包括減震臺15、置於減震臺上的底座14、原子力顯微鏡專用冷臺13、原子力顯微鏡12、原子力顯微鏡控制器和氣密箱11，原子力顯微鏡專用冷臺13固設在底座14上，原子力顯微鏡12和原子力顯微鏡控制器通過電纜連接，原子力顯微鏡專用冷臺13、原子力顯微鏡12和原子力顯微鏡控制器被封閉在氣密箱11內。
[0016]如圖2所示，原子力顯微鏡專用冷臺13，包括底板201、樣品臺202、半導體製冷模塊、溫度傳感器、溫度控制器、循環水泵206、冷卻水模塊207，冷卻水模塊207為兩個，底板201固設在上述底座14上，底板201中心處設置有樣品臺202，半導體製冷模塊和溫度傳感器分別與溫度控制器通過電纜208連接，循環水泵206通過管道與冷卻水模塊207相連。溫度傳感器包括第一溫度傳感器204和第二溫度傳感器214，溫度控制器包括第一溫度控制器205和第二溫度控制器215，半導體製冷模塊包括第一半導體製冷模塊203和第二半導體製冷模塊213，第一溫度傳感器204和第一半導體製冷模塊203通過電纜208連接在第一溫度控制器205上，第二溫度傳感器214和第二半導體製冷模塊213通過電纜208連接在第二溫度控制器215上。底板201背面鑲嵌一個磁鐵301。也可以鑲嵌一個以上的磁鐵301，如圖3所示為3個磁鐵301。循環水泵206與冷卻水模塊207相連的管道分為進水管道209和出水管道210，進水管道209設置有加筋，該進水管道209的長度大於10m。溫度控制器內嵌有儲存測量數據的儲存模塊。
[0017]最後應說明的是:以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種原子力顯微鏡低溫觀測系統，其特徵在於，包括減震臺、置於減震臺上的底座、原子力顯微鏡專用冷臺、原子力顯微鏡、原子力顯微鏡控制器和氣密箱，所述原子力顯微鏡專用冷臺固設在底座上，所述原子力顯微鏡和原子力顯微鏡控制器電連接，所述原子力顯微鏡專用冷臺、原子力顯微鏡和原子力顯微鏡控制器被封閉在氣密箱內。
2.根據權利要求1所述的原子力顯微鏡低溫觀測系統，其特徵在於，所述原子力顯微鏡專用冷臺，包括底板、樣品臺、半導體製冷模塊、溫度傳感器、溫度控制器、循環水泵、冷卻水模塊，所述底板固設在上述底座上，所述底板中心處設置有樣品臺，所述半導體製冷模塊和溫度傳感器分別與溫度控制器電連接，所述循環水泵通過管道與冷卻水模塊相連。
3.根據權利要求2所述的原子力顯微鏡低溫觀測系統，其特徵在於，所述溫度傳感器包括第一溫度傳感器和第二溫度傳感器，所述溫度控制器包括第一溫度控制器和第二溫度控制器，所述半導體製冷模塊包括第一半導體製冷模塊和第二半導體製冷模塊，所述第一溫度傳感器和第一半導體製冷模塊電連接在第一溫度控制器上，所述第二溫度傳感器和第二半導體製冷模塊電連接在第二溫度控制器上。
4.根據權利要求2或3所述的原子力顯微鏡低溫觀測系統，其特徵在於，所述底板背面鑲嵌至少一個磁鐵。
5.根據權利要求2或3所述的原子力顯微鏡低溫觀測系統，其特徵在於，所述循環水泵與冷卻水模塊相連的管道分為進水管道和出水管道，所述進水管道設置有加筋，該進水管道的長度大於10m。
6.根據權利要求2或3所述的原子力顯微鏡低溫觀測系統，其特徵在於，所述溫度控制器內嵌有儲存測量數據的儲存模塊。
【文檔編號】G01Q30/10GK103852599SQ201310450596
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年9月29日 優先權日:2013年9月29日
【發明者】賴遠明, 任曉川, 陳武 申請人:中國科學院寒區旱區環境與工程研究所