Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика



Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика
Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика
Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика
Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика
Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика
Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика
Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика
Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика
Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика
Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика
Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика
Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика
Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика
Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика
Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика
Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика
Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика
Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика

 


Владельцы патента RU 2538412:

Закрытое акционерное общество "Нанотехнология МДТ" (RU)

Изобретение относится к области сканирующей зондовой микроскопии. Микроскоп с устройством включает платформу (1), держатель образца (2) с образцом (3), установленные на сканирующем устройстве (4), сопряженном с платформой (1), блок сближения (5), 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) и первый установочный модуль (18), закрепленный посредством второго установочного модуля (19) на захвате (20), сопряженном с приводом вращения (21), соединенным с платформой (1), а также блок управления (30) и модуль ориентации по углу (25), сопряженный с захватом (20). Технический результат - повышение точности установки гибких консолей относительно системы регистрации, увеличение соотношения рабочий сигнал - шум, обеспечение возможности работы в условиях с повышенными вибрациями, акустическими и электрическими шумами, конвективным теплоомассообменом. 22 з.п. ф-лы, 18 ил.

 

Изобретение относится к области сканирующей зондовой микроскопии, а более конкретно к устройствам, обеспечивающим наблюдение, измерение и модификацию поверхности объекта в многозондовом режиме функционирования.

Известен сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика, включающий платформу, держатель образца с образцом, установленные на сканирующем устройстве, сопряженном с платформой, блок сближения, систему регистрации, состоящую из источника излучения и фотоприемника, многозондовый датчик контурного типа, содержащий основание с гибкими консолями, остриями и первый установочный модуль, закрепленный посредством второго установочного модуля на захвате, сопряженным с приводом вращения, соединенным с платформой, а также блок управления [1]. Это устройство выбрано в качестве прототипа предложенного решения.

Недостаток этого устройства заключается в низких функциональных возможностях, связанных с невозможностью автоматической установки многозондового датчика в рабочее положение.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в расширении функциональных возможностей использования устройства.

Указанный технический результат достигается тем, что в 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 платформой (1), блок сближения (5), 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) и первый установочный модуль (18), закрепленный посредством второго установочного модуля (19) на захвате (20), сопряженном с приводом вращения (21), соединенным с платформой (1), а также блок управления (30) введен модуль ориентации по углу (25), сопряженный с захватом (20).

Существует вариант, в котором первый установочный модуль (18) включает магнитный захват, а второй установочный модуль (19) выполнен в виде магнитной системы, расположенной с возможностью взаимодействия с магнитным захватом первого установочного модуля (18).

Существует также варианты, в которых магнитная система включает: по меньшей мере, один первый постоянный магнит (35), или, по меньшей мере, один первый соленоид (40), по меньшей мере, один второй постоянный магнит (41) и один первый соленоид (40).

Существует также вариант, в котором первый соленоид (40) имеет возможность изменения полярности магнитного поля.

Существует также вариант, в котором второй установочный модуль (19) содержит базовые элементы (45), первый установочный модуль (18) содержит установочные элементы (46), сопряженные с базовыми элементами (45).

Существует также вариант, в котором базовые элементы (45) выполнены в виде, по меньшей мере, двух первых отверстий (50), а установочные элементы (46) - в виде, по меньшей мере, двух первых штырей (51).

Существует также вариант, в котором базовые элементы (45) выполнены в виде, по меньшей мере, двух вторых штырей (52), а установочные элементы (46) в виде, по меньшей мере, двух вторых отверстий (53).

Существует также вариант, в котором модуль ориентации по углу (30) выполнен в виде выборок (56), расположенных по внешнему контуру захвата (20) и первого пружинного элемента (57), расположенного на платформе (1) с возможностью взаимодействия с выборками (56), при этом количество выборок (56) равно числу зондов (16, 17).

Существуют также варианты, в которых первый пружинный элемент (57) выполнен в виде стержня 58, или в виде плоской пружины (59), соединенной с упором (60).

Существует также вариант, в котором модуль ориентации по углу (25) выполнен в виде конических выборок (61), расположенных по радиусу в захвате (20), количество которых равно числу зондов (16, 17) и второго пружинного элемента (62), расположенного на платформе (1) с возможностью взаимодействия с выборками (61).

Существует также вариант, в котором в устройство введен передаточный механизм (23).

Существуют также варианты, в которых передаточный механизм (23) выполнен: в виде гибкого вала (65), расположенного в пустотелом ограничителе (66), закрепленном на платформе (1), или в виде зубчатой передачи (69), или в виде карданной передачи (75).

Существует также вариант, в котором в устройство введена загрузочная каретка (81), включающая второй соленоид (87), подвижно установленная на платформе (1) с возможностью сопряжения с захватом (20) и имеющая установочное место для многозондового датчика контурного типа (9).

Существует также вариант, в котором в устройство введен модуль восстановления зондов (90), установленный на платформе (1) с возможностью взаимодействия с остриями (16, 17).

Существует также вариант, в котором модуль восстановления зондов (90) включает блок подачи очищенного газа (92).

Существуют также варианты, в которых модуль восстановления зондов (90) выполнен в виде лазерного модуля (99), и (или) плазменного модуля (104), и (или) электронно-лучевого модуля (109), и(или) электростатического модуля.

Существуют также варианты, в которых модуль восстановления зондов (90) выполнен в виде магнитного модуля.

Существует также вариант, в котором в качестве магнитного модуля используют магнитную систему второго установочного модуля (19).

На фиг.1 изображена компоновочная схема сканирующего зондового микроскопа с устройством для функционирования многозондового датчика.

На фиг.2 изображен первый установочный модуль, сопряженный со вторым установочным модулем, включающим постоянный магнит.

На фиг.3 изображен первый установочный модуль, сопряженный со вторым установочным модулем, включающим первый соленоид.

На фиг.4 изображен первый установочный модуль, сопряженный со вторым установочным модулем, включающим постоянный магнит и соленоид.

На фиг.5, фиг.6, фиг.7 изображены первый установочный модуль, сопряженный со вторым установочным модулем, включающими базовые и установочные элементы.

На фиг.8 изображен модуль ориентации по углу, включающий выборки и первый пружинный элемент круглого сечения.

На фиг.9 изображен модуль ориентации по углу, включающий выборки и первый пружинный элемент с плоской пружиной.

На фиг.10 изображен модуль ориентации по углу, включающий отверстия и второй пружинный элемент

На фиг.11 изображен передаточный механизм, выполненный в виде гибкого вала.

На фиг.12 изображен передаточный механизм, выполненный в виде зубчатой передачи.

На фиг.13 изображен передаточный механизм, выполненный в виде карданной передачи.

На фиг.14 изображена загрузочная каретка.

На фиг.15 изображен модуль восстановления зондов, выполненный в виде блока подачи очищенного газа.

На фиг.16 изображен модуль восстановления зондов, выполненный в виде лазерного модуля.

На фиг.17 изображен модуль восстановления зондов, выполненный в виде плазменного модуля, или электростатического модуля, или магнитного модуля.

На фиг.18 изображен модуль восстановления зондов, выполненный в виде электронно-лучевого модуля.

Сканирующий зондовый микроскоп с устройством для функционирования многозондового датчика включает платформу 1 (фиг.1), держатель образца 2 с образцом 3, установленные на сканирующем устройстве 4. В одном из вариантов сканирующее устройство 4 может быть закреплено на блоке сближения 5, расположенном на платформе 1. Система регистрации 6 состоит из источника излучения 7 и фотоприемника 8. Многозондовый датчик контурного типа 9 содержит основание 10 с гибкими консолями 14, 15 и остриями 16, 17. Количество консолей и острий на одном многозондовом датчике может более 20-ти. Зоны гибких консолей 14, 15, расположенные над остриями 16, 17 выполнены зеркальными и оптически сопряжены с источником излучения 7 и фотоприемником 8. Основание 10 многозондового датчика контурного типа 9 включает первый установочный модуль 18, которым оно может быть закреплено на захвате 20 посредством второго установочного модуля 19. Захват 20 сопряжен с приводом вращения 21, закрепленным на платформе 1. Соединение захвата 20 с приводом вращения 21 может быть осуществлено посредством вала 22 и передаточного механизма 23. Захват 20 имеет сопряжение с платформой 1 посредством модуля ориентации по углу 25. Вал 22 может быть установлен в платформе 1 по скользящей посадке, или с помощью подшипника (не показан). Все электронные модули устройства подсоединены к блоку управления 30. В простейшем случае модуль ориентации по углу 25 может быть выполнен в виде микроскопа или видеосистемы в которых сформированы реперные точки, например, два Г-образных уголка, между которыми устанавливают гибкие консоли 14 и 15, а точнее их изображения.

В одном из вариантов первый установочный модуль 18 включает магнитный захват, выполненный в виде вставки 31 (фиг.2), например, из сплава самарий-кобальт, при этом, второй установочный модуль 19 может быть изготовлен в виде магнитной системы, состоящей в простейшем случае из первого постоянного магнита 35, расположенного с возможностью взаимодействия со вставкой 31 первого установочного модуля 18. Следует заметить, что магнитный захват первого установочного модуля 18 может быть выполнен в виде ферромагнитной пленки, например, никеля (не показано).

В другом варианте магнитная система второго установочного модуля 18 (фиг.3) может включать, по меньшей мере, один первый соленоид 40, подключенный к блоку управления 30.

Существует вариант, в котором магнитная система первого установочного модуля 18 включает, по меньшей мере, один второй постоянный магнит 41 (фиг.4), например, кольцевой формы и один первый соленоид 40. Могут быть и другие варианты выполнения магнитной системы в этом случае, например, в виде набора отдельных магнитов. При этом соленоид 40 имеет возможность изменения полярности магнитного поля.

Существует также вариант, в котором второй установочный модуль 19 (фиг.5) содержит базовые элементы 45, а первый установочный модуль 18 содержит установочные элементы 46, сопряженные с базовыми элементами 45 и винт 47, находящийся во взаимодействии с первым установочным модулем 18.

В одном из вариантов базовые элементы 45 выполнены в виде, по меньшей мере, двух первых отверстий 50 (фиг.6), а установочные элементы 46 - в виде, по меньшей мере, двух первых штырей 51.

В другом варианте базовые элементы 45 (фиг.7) выполнены в виде, по меньшей мере, двух вторых штырей 52, а установочные элементы 46 в виде, по меньшей мере, двух вторых отверстий 53. Величины зазоров между штырями 51, 52 и отверстиями 50, 53 будут определять погрешность установки многозондового датчика контурного типа 9 в рабочее положение.

Существует вариант, в котором модуль ориентации по углу 25 (фиг.8) выполнен в виде выборок 56, расположенных по внешнему контуру захвата 20. Количество выборок 56 равно числу острий 16, 17. При этом модуль 25 включает первый пружинный элемент 57, установленный на платформе 1 с возможностью взаимодействия с выборками 56.

В одном варианте первый пружинный элемент 57 выполнен в виде стержня 58 круглого сечения.

В другом варианте первый пружинный элемент 57 выполнен в виде плоской пружины 59 (фиг.9), соединенной, например, с цилиндрическим упором 60. Стержень 58 и плоская пружина 59 могут быть изготовлены из бериллиевой или оловянистой бронзы.

Существует также вариант, в котором модуль ориентации по углу 25 (фиг.10) выполнен в виде конусных выборок 61 (согласно числу острий 16, 17), расположенных по радиусу в захвате 20, и второго пружинного элемента 62, установленного на платформе 1 с возможностью взаимодействия с выборками 61. Второй пружинный элемент 62 может быть сопряжен с пружиной 63, степень сжатия которой можно регулировать гайкой 64.

В простейшем варианте для передачи вращения от привода 21 на многозондовый датчик контурного типа 9 через захват 20 используется передаточный механизм 23, выполненный в виде муфты (см. фиг.1). Однако из-за габаритных ограничений такую схему не всегда удается использовать. Для того, чтобы упростить оптический доступ системы регистрации 6 к гибким консолям 14, 15 привод вращения 21 необходимо выводить из зоны этого доступа.

В одном из вариантов передаточный механизм 23 может быть выполнен в виде гибкого вала 65 (фиг.11), расположенного в пустотелом ограничителе 66, закрепленным на платформе 1 посредством переходника 67. Гибкий вал 65 соединен с приводом 21 и валом 22 захвата 20 переходниками 68.

Во втором варианте передаточный механизм 23 выполнен в виде зубчатой передачи 69 (фиг.12), состоящей из двух конический шестеренок 70 и 71.

В третьем варианте передаточный механизм 23 выполнен в виде карданной передачи 75 (фиг.13), включающей штифт 76, закрепленный на валу 77 привода вращения 21, сопряженный с разрезной втулкой 78 посредством пазов 79. Привод 21 может быть закреплен на платформе 1 посредством углового кронштейна 80.

Существует также вариант, в котором в устройство введена загрузочная каретка 81 (фиг.14), подвижно установленная на платформе 1 с возможностью сопряжения с захватом 20 и имеющая установочное место для многозондового датчика контурного типа 9. Установочное место может включать штифты 82, сопряженные со вторыми отверстиями 53 основания 10. Каретка 81 может быть сопряжена с винтовым валом 83 первого привода 84 посредством резьбового отверстия кронштейна 85. Каретка 81 установлена на платформе 1 посредством первых линейных направляющих 86 (подробно не показаны). В одном из вариантов в каретке 81 может быть установлен второй соленоид 87. В частном случае каретка 81 может содержать вторые линейные направляющие 88, по которым может перемещаться ее фрагмент 89, сопряженный со вторым приводом 90. Второй привод 90 может быть сопряжен со вторым приводом 90 аналогично сопряжению первого привода 84 с кареткой 81.

Существует также вариант, в котором в устройство введен модуль восстановления зондов 90 (фиг.1), установленный на платформе 1 с возможностью взаимодействия с остриями 16, 17.

В одном из вариантов модуль восстановления зондов 90 включает блок подачи очищенного газа 92, например, азота (фиг.15), содержащий газовый баллон 93, натекатель 94 и форсунку 95.

В других вариантах модуль восстановления зондов 90 выполнен в виде лазерного модуля 99 (фиг.16), и(или) плазменного модуля 104 (фиг.17), и(или) электроннолучевого модуля 109 (фиг.18), и(или) электростатического модуля (фиг.17), и(или) магнитного модуля (фиг.17).

В качестве лазерного модуля 99 может использоваться гольмиевый лазер 100 с мощностью до 100 Вт, сопряженный посредством оптической системы 101 (фиг.16) с острием 17. В вакуумном исполнении в качестве модуля восстановления зондов 90 имеется возможность использования плазменного модуля 104, содержащего электроды 105, 106 (фиг.17), подключенные к источнику питания 107. Острие 17 через основание 10 может быть подключено к блоку управления 30. Между электродами 105 и 106 может быть расположен магнитный модуль 108, выполненный в виде постоянного магнита или электромагнита. В вакуумном исполнении в качестве модуля восстановления зондов 90 также имеется возможность использования электронно-лучевого модуля 109, содержащего электронную пушку 110 (фиг.18), сопряженную с острием 17 через основание 10 может быть подключено к блоку управления 30. В качестве электростатического модуля могут использоваться электроды 105, 106 (фиг.17), подключенные к источнику питания 107.

Вариант применения магнитного модуля, помимо использования соленоида в составе плазменного модуля 104 (фиг.14) может быть и таким. Устанавливают многозондовый датчик контурного типа 9 остриями 16 и 17 в сторону захвата 20. Используя привода 84 и 90, подводят, например, острие 16 к первому соленоиду 40 второго установочного модуля 19 и осуществляют восстановление магнитного острия 17.

Устройство работает следующим образом. Закрепляют многозондовый датчик контурного типа 9 на захвате 20 посредством второго установочного модуля 19. Используя блок сближения 5, подводят образец 3 к острию 16 и посредством сканирующего устройства 4 осуществляют сканирование образцом 3 относительно острия 16 и взаимодействие его с образцом 3. После выхода из строя острия 16, или при необходимости изменения режима взаимодействия острия 16 с образцом 3 отводят образец от острия 16, осуществляют поворот многозондового датчика контурного типа 9 до того момента, когда нужное острие будет в положении, изображенном на фиг.1, производят подвод образца 3 к этому острию и повторяют процесс сканирования и взаимодействия острия с образцом 3.

При использовании первого соленоида 40 при одной полярности можно закреплять основание 10 и его сбрасывать.

То, что в устройство введен модуль ориентации по углу (25), сопряженный с захватом (20), повышает точность установки гибких консолей (14, 15) относительно системы регистрации (6), увеличивает соотношение рабочий сигнал - шум и обеспечивает возможность работы в условиях: с повышенными вибрациями, акустическими и электрическими шумами, а также с конвективным тепломассообменом.

То, что первый установочный модуль (18) включает магнитный захват, а второй установочный модуль (19) выполнен в виде магнитной системы, расположенной с возможностью взаимодействия с магнитным захватом первого установочного модуля (18), при этом магнитная система включает, по меньшей мере, один первый постоянный магнит (35) позволяет оперативно заменять многозондовый датчик контурного типа (9), что упрощает эксплуатацию устройства.

То, что магнитная система включает, по меньшей мере, один первый соленоид (40), при этом первый соленоид (40) имеет возможность изменения полярности магнитного поля позволяет осуществлять автоматический сброс использованного многозондового датчика контурного типа (9), что упрощает эксплуатацию устройства.

То, что магнитная система включает, по меньшей мере, один второй постоянный магнит (41) и один первый соленоид (40), при этом первый соленоид (40) имеет возможность изменения полярности магнитного поля позволяет оперативно заменять многозондовый датчик контурного типа (9) и осуществлять автоматический его сброс, что упрощает эксплуатацию устройства.

То, что второй установочный модуль (19) содержит базовые элементы (45), первый установочный модуль (18) содержит установочные элементы (46), сопряженные с базовыми элементами (45) повышает точность установки гибких консолей (14, 15) относительно системы регистрации (6), увеличивает соотношение рабочий сигнал - шум и обеспечивает возможность работы в условиях: с повышенными вибрациями, акустическими и электрическими шумами, а также с конвективным тепломассообменом.

То, что базовые элементы (45), выполнены в виде, по меньшей мере, двух первых отверстий (50), а установочные элементы (46) - в виде, по меньшей мере, двух первых штырей (51), а также, что базовые элементы (45), выполнены в виде, по меньшей мере, двух вторых штырей (52), а установочные элементы (46) в виде, по меньшей мере, двух вторых отверстий (53) помимо точной установки в рабочее положение многозондовых датчиков контурного типа (9), также позволяет упростить их промежуточное хранение.

То, что модуль ориентации по углу (30) выполнен в виде выборок (56), расположенных по внешнему контуру захвата (20) и первого пружинного элемента (57), расположенного на платформе (1) с возможностью взаимодействия с выборками (56), при этом, количество выборок (56)равно числу острий (16, 17) обеспечивает точность установки гибких консолей (14, 15) относительно системы регистрации (6), увеличивает соотношение рабочий сигнал - шум и обеспечивает возможность работы в условиях: с повышенными вибрациями, акустическими и электрическими шумами, а также с конвективным тепломассообменом.

То, что первый пружинный элемент (57) выполнен в виде стержня (58) обеспечивает люфт по окружности захвата (20) за счет гибкости в плоскости, перпендикулярной его оси. Этот вариант предпочтительнее при использовании гибкого вала (65), который не обладает высокой осевой жесткостью.

То, что первый пружинный элемент (57) выполнен в виде плоской пружины (59), соединенной с упором (60) обеспечивает более точную угловую установку за счет высокой жесткости плоских пружин в их плоскости.

То, что модуль ориентации по углу (25) выполнен в виде отверстий (61), расположенных по радиусу в захвате (20), количество которых равно числу острий (16, 17) и второго пружинного элемента (62), расположенного на платформе (1) с возможностью взаимодействия с выборками (61) позволяет осуществлять точную регулировку прижима, что важно при использовании различных приводов вращения.

То, что в устройство введен передаточный механизм (23), выполненный в виде гибкого вала (65), расположенного в пустотелом ограничителе (66), закрепленном на платформе (1) позволяет размещать привод вращения (21) в удобном месте, упрощать конструкцию, повышать ее надежность, что приводит к расширению функциональных возможностей устройства за счет его применения в различных условиях эксплуатации.

То, что передаточный механизм (23) выполнен в виде зубчатой передачи (69) обеспечивает высокую жесткость при вращении, что можно использовать для точного доворота захвата (20) для более точной подстройки положения консолей (14, 15) относительно источника излучения (7) и фотоприемника (8). Это повысит точностные характеристики измерения и модификации образца (3) и соответственно функциональные возможности за счет возможности работы с более широким кругом образцов.

То, что передаточный механизм (23) выполнен в виде карданной передачи (75) можно использовать для точного доворота захвата (20) для более точной подстройки положения консолей (14, 15) относительно источника излучения (7) и фотоприемника (8). Это повысит точностные характеристики измерения и модификации образца (3) и соответственно функциональные возможности за счет возможности работы с более широким кругом образцов. Кроме этого, карданная передача позволяет уходить в люфт между штифтом (76) и пазом (79), а это уменьшает нефункциональные воздействия на захват 20 и соответственно многозондовый датчик контурного типа (9) со стороны привода вращения 21, что также повышает точностные характеристики измерения и модификации образца (3) и соответственно функциональные возможности за счет возможности работы с более широким кругом образцов.

То, что в устройство введена загрузочная каретка (81), включающая второй соленоид (87), подвижно установленная на платформе (1) с возможностью сопряжения с захватом (20) и имеющая установочное место для многозондового датчика контурного типа (9) позволяет автоматизировать процесс съема-установки многозондового датчика контурного типа (9). Это упрощает эксплуатацию устройства, например, в условиях вакуума, т.к. вакуумным манипулятором (не показан) гораздо проще загрузить новый многозондовый датчик контурного типа (9), например, на штифты (82), чем непосредственно на захват (20). Это расширяет функциональные возможности использования устройства.

То, что в устройство введен модуль восстановления зондов (90), установленный на платформе (1) с возможностью взаимодействия с остриями (16, 17) обеспечивает более длительную эксплуатацию устройства без замены многозондового датчика контурного типа (9).

То, что модуль восстановления зондов (90) включает блок подачи очищенного газа (92), позволяет сдувать микрочастицы с острий (16, 17) и повышать разрешение устройства. Это особенно важно в условиях повышенной загрязненности зоны измерения.

То, что модуль восстановления зондов (90) выполнен в виде лазерного модуля (99), и(или) плазменного модуля (104), и(или) электронно-лучевого модуля (109), и(или) электростатического модуля, позволяет проводить очистку острий (16, 17), снятие с них окисла и осуществлять оперативную подточку.

То, что модуль восстановления зондов (90) выполнен в виде магнитного модуля, позволяет восстанавливать магнитные зонды, а также снимать с них примагниченные частицы.

Все манипуляции с зондами расширяют функциональные возможности использования устройства.

Литература

1. Патент RU 2244256, 10.01.2005. Многозондовый датчик контурного типа для сканирующего зондового микроскопа.

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 платформой (1), блок сближения (5), 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) и первый установочный модуль (18), закрепленный посредством второго установочного модуля (19) на захвате (20), сопряженным с приводом вращения (21), соединенным с платформой (1), а также блок управления (30), отличающийся тем, что в него введен модуль ориентации по углу (25), сопряженный с захватом (20).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый установочный модуль (18) включает магнитный захват, а второй установочный модуль (19) выполнен в виде магнитной системы, расположенной с возможностью взаимодействия с магнитным захватом первого установочного модуля (18).

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что магнитная система включает, по меньшей мере, один первый постоянный магнит (35).

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что магнитная система включает, по меньшей мере, один первый соленоид (40).

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что магнитная система включает, по меньшей мере, один второй постоянный магнит (41) и один первый соленоид (40).

6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что первый соленоид (40) имеет возможность изменения полярности магнитного поля.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второй установочный модуль (19) содержит базовые элементы (45), первый установочный модуль (18) содержит установочные элементы (46), сопряженные с базовыми элементами (45).

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что базовые элементы (45) выполнены в виде, по меньшей мере, двух первых отверстий (50), а установочные элементы (46) - в виде, по меньшей мере, двух первых штырей (51).

9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что базовые элементы (45) выполнены в виде, по меньшей мере, двух вторых штырей (52), а установочные элементы (46) в виде, по меньшей мере, двух вторых отверстий (53).

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что модуль ориентации по углу (25) выполнен в виде выборок (56), расположенных по внешнему контуру захвата (20), и первого пружинного элемента (57), расположенного на платформе (1) с возможностью взаимодействия с выборками (56), при этом количество выборок (56) равно числу зондов (16, 17).

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что первый пружинный элемент (57) выполнен в виде стержня (58).

12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что первый пружинный элемент (57) выполнен в виде плоской пружины (59), соединенной с упором (60).

13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что модуль ориентации по углу (25) выполнен в виде конусных выборок (61), расположенных по радиусу в захвате (20), количество которых равно числу зондов (16, 17), и второго пружинного элемента (62), расположенного на платформе (1) с возможностью взаимодействия с выборками (61).

14. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него введен передаточный механизм (23).

15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что передаточный механизм (23) выполнен в виде гибкого вала (65), расположенного в пустотелом ограничителе (66), закрепленном на платформе (1).

16. Устройство по п.14, отличающееся тем, что передаточный механизм (23) выполнен в виде зубчатой передачи (69).

17. Устройство по п.14, отличающееся тем, что передаточный механизм (23) выполнен в виде карданной передачи (75).

18. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него введена загрузочная каретка (81), включающая второй соленоид (87), подвижно установленная на платформе (1) с возможностью сопряжения с захватом (20) и имеющая установочное место для многозондового датчика контурного типа (9).

19. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него введен модуль восстановления зондов (90), установленный на платформе (1) с возможностью взаимодействия с остриями (16, 17).

20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что модуль восстановления зондов (90) включает блок подачи очищенного газа (92).

21. Устройство по п.19, отличающееся тем, что модуль восстановления зондов (90) выполнен в виде лазерного модуля (99), и(или) плазменного модуля (104), и(или) электронно-лучевого модуля (109), и(или) электростатического модуля.

22. Устройство по п.19, отличающееся тем, что модуль восстановления зондов (90) выполнен в виде магнитного модуля.

23. Устройство по п.22, отличающееся тем, что в качестве магнитного модуля восстановления зондов (90) используют магнитную систему второго установочного модуля (19).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области сканирующей зондовой микроскопии и профилометрии, и может быть использовано для калибровки профилометров и сканирующих зондовых микроскопов в плоскости.

Изобретение относится к области сканирующей зондовой микроскопии и профилометрии и может быть использовано для калибровки профилометров и сканирующих зондовых микроскопов в трех измерениях.

Система оптического зонда имеет зонд с оптической направляющей (G) с дистальным концом. Оптическая направляющая (G) устанавливается в корпусе (H), так чтобы дистальный конец мог перемещаться относительно корпуса (H).

Изобретение относится к области прецизионной наноэлектроники. Способ контролируемого роста квантовых точек (КТ) из коллоидного золота в системе совмещенного АСМ/СТМ заключается в выращивании КТ при отрицательном приложенном напряжении между иглой кантилевера совмещенного АСМ/СТМ и проводящей подложкой, причем в процессе роста КТ периодически переключают полярность внешнего напряжения с отрицательной на положительную и фиксируют единичный пик на туннельной ВАХ при определенном значении приложенного напряжения из диапазона значений от 1 до 5 В.

Сканирующий зондовый микроскоп включает в себя первый и второй зонды для сканирования образца при поддержании расстояния до поверхности образца, кварцевые резонаторы, удерживающие каждый из первого и второго зондов, и модулирующий генератор для обеспечения вибрации определенной частоты первого зонда, которая отличается от резонансной частоты каждого кварцевого резонатора.

Изобретение относится к нанотехнологическому оборудованию и предназначено для замкнутого цикла производства и измерения новых изделий наноэлектроники. Нанотехнологический комплекс включает робот-раздатчик с возможностью осевого вращения, сопряженный с камерой загрузки образцов и модулем локального воздействия, а также измерительный модуль, включающий сканирующий зондовый микроскоп, аналитическую камеру, монохроматор и источник рентгена.

Изобретение относится к методам металлографического анализа образцов стали и определения трехмерной топографии поверхности и ее структуры при помощи сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ).

Изобретение относится к исследованиям материалов с помощью атомно-силового микроскопа и может быть использовано при исследовании различных материалов в деформированных состояниях.

Изобретение относится к области калибровки оптических цифровых и конфокальных микроскопов, растровых электронных микроскопов и сканирующих зондовых микроскопов при измерении микронных и нанометровых длин отрезков.

Система (29) обнаружения динамического зонда предназначена для использования со сканирующим зондовым микроскопом такого типа, который включает в себя зонд (18), который перемещается периодически к поверхности образца и от поверхности образца.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам сканирования поверхности объекта с помощью сканирующего зондового микроскопа, и может быть использовано для определения изменения рельефа, линейных размеров и физических характеристик поверхности объекта при пропускании электрического тока. Согласно способу сканирования перед установкой объекта на пьезосканере его поверхность предварительно разделяют, по меньшей мере, на две части, пропускают электрический ток, по меньшей мере, через одну часть поверхности, затем сканируют одновременно часть без пропускания электрического тока и часть с пропусканием электрического тока. Технический результат - повышение эффективности сканирования без использования специальных токопроводящих зондов. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой зонд на основе полевого транзистора с наноразмерным каналом и может быть использовано при определении физико-химических и электрических параметров наноразмерных объектов физической, химической и биологической природы. Зонд включает наноразмерный чувствительный элемент, размещенный на острие и образующий канал транзистора, электроды, размещенные по одну сторону от острия, связанные с чувствительным элементом и выполняющие функции стока и истока транзистора. Чувствительный элемент выполнен в тонкопленочной структуре кремний-на-изоляторе, образованной на подложке. Слой кремния имеет градиентно изменяющуюся концентрацию легирующей примеси и выполнен так, что со стороны свободной поверхности, по меньшей мере на половине толщины, обладает металлической, а на оставшейся толщине до слоя изолятора - полупроводниковой проводимостью. Электроды выполнены на упомянутой свободной поверхности, разделены зазором и имеют сужающуюся к острию площадь, а чувствительный элемент представляет собой размещенный между электродами фрагмент слоя кремния, имеющего полупроводниковую проводимость, образованный путем удаления части кремния, имеющего металлическую проводимость. Техническим результатом является улучшение пространственного разрешения зонда при сохранении чувствительности и упрощении технологии изготовления. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в зондовой сканирующей микроскопии и атомно-силовой микроскопии для диагностирования и исследования наноразмерных структур. Сущность изобретения заключается в том, что кантилевер соединен с электропроводящей зондирующей иглой, вершина которой продета через сферу, выполненную из стекла со сквозными нанометровыми порами, заполненными квантовыми точками структуры ядро-оболочка. Сфера покрыта защитным полимерным слоем, прозрачным для длины внешнего электромагнитного источника излучения и длины волны, генерируемой квантовыми точками структуры ядро-оболочка. Техническим результатом является возможность одновременного сочетания электромагнитного воздействия с измерением характеристик электрического сигнала на это стимулирующее воздействие в одной общей точке поверхности объекта диагностирования без влияния на соседние участки, что позволяет осуществить оптоэлектрические исследования наноразмерных структур материалов и биологических объектов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в зондовой сканирующей микроскопии и атомно-силовой микроскопии для диагностирования и исследования наноразмерных структур. Сущность изобретения заключается в том, что кантилевер соединен с зондирующей иглой, вершина которой соединена со сферой, выполненной из стекла с нанометровыми порами, заполненными квантовыми точками структуры ядро-оболочка, покрытой защитным полимерным слоем, прозрачным для длины внешнего электромагнитного источника излучения и длины волны со стоксовым сдвигом, генерируемой квантовыми точками структуры ядро-оболочка. Техническим результатом является возможность одновременного сочетания электромагнитного воздействия с измерением механической реакции (модуля упругости) на это стимулирующее воздействие в одной общей точке поверхности объекта диагностирования без влияния на соседние участки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области нанотехнологий и может быть использовано для исследования образцов, например биоматериалов и изделий медицинского назначения, методами сканирующей зондовой микроскопии, включая исследование внутренних пор зондом сканирующего зондового микроскопа (СЗМ). Для исследования трехмерных структур выполняют срез образца трехмерной структуры ножом и исследование срезанной поверхности зондом с чувствительным элементом СЗМ, после чего исследуют внутренние зоны трехмерной структуры. Затем, в соответствии с результатами этого исследования, осуществляют дополнительный срез трехмерной структуры и проводят дополнительное исследование поверхности трехмерной структуры и ее внутренних зон чувствительным элементом зонда СЗМ. Технический результат - повышение информативности исследования трехмерных структур. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к металлическому наконечнику для использования в сканирующем зондовом микроскопе, а также к способу его изготовления. Наконечник (1) имеет осевую протяженность (l), радиальную протяженность (d), заостренную часть (В), которая проходит в осевом направлении от части с максимальной осевой протяженностью (5) к атомарно острому концу (9), и тупую часть (А), которая проходит в осевом направлении от части с максимальной осевой протяженностью (5) к тупому концу (7). Осевая протяженность заостренной части (В) больше, чем у тупой части (А). Металлический наконечник (1) имеет массу 10 микрограмм или менее. Технический результат - повышение добротности зондового датчика. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области формирования в цифровом виде образного изображения поверхности нанообъекта в сканирующем туннельном микроскопе. Под образным изображением нанообъекта понимается его топография, отличающаяся от истинной, но сохраняющая отличительные признаки. Способ формирования образного изображения поверхности нанообъекта в сканирующем туннельном микроскопе заключается в том, что поверхность исследуемого вещества сканируют металлической иглой в режиме постоянного тока, для чего в каждой точке сканирования производят вертикальное перемещение иглы относительно исследуемой поверхности так, чтобы туннельный ток в каждой точке сканирования равнялся величине туннельного тока в первой точке сканирования. Данные о микроструктуре поверхности исследуемого вещества получают, регистрируя перемещение иглы. Из экспериментальной топографии поверхности с нанообъектами на подложке вычитают плоскость, параллельную поверхности подложки, которая выше исходных шероховатостей подложки, но ниже поперечного радиуса нанообъекта. Полученное изображение нанообъекта масштабируют путем умножения на коэффициент больше единицы. Технический результат - повышение избирательного разрешения и производительности метода сканирующей туннельной микроскопии нанообъектов, например, полимерных молекул, возможность использовать способ для определения их фрагментарной последовательности. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области измерений и может быть использовано для проведения измерений объектов при постоянном контроле внешних условий. Многофункциональный анализатор содержит установочную платформу, сопряженную с держателем объекта средствами соединения и включающую активный модуль с первым активным элементом, выполненным в виде сканирующего зондового микроскопа, и вторым активным элементом, в качестве которого используют датчик измерения уровня вибрации измеряемого объекта. Технический результат - обеспечение оптимальных условий финишных измерений. 4 ил.

Изобретение относится к области техники зондовой микроскопии. Атомно-силовой сканирующий зондовый микроскоп (АСМ) содержит кантилевер, иглу кантилевера, систему обнаружения и регистрации отклонения кантилевера, включающую лазер, отражательную поверхность кантилевера и 4-секционный фотодиод с входным усилителем, систему 3-D позиционирования образца, контроллер АСМ для обработки результатов измерения, а также устройство для генерации квазичастиц, устройство для приема квазичастиц, отраженных от поверхности исследуемого образца, и дополнительный контроллер для построения карты отражающей способности поверхности. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности изучения динамики поведения квазичастиц на поверхности с нанометровым разрешением. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способу нанесения покрытия на зонды для атомно-силовой микроскопии (АСМ). Способ включает нанесение покрытия по меньшей мере на один АСМ-зонд посредством источника ионных кластеров. Нанесение покрытия осуществляют материалом в форме сферических наночастиц контролируемого размера. Технический результат - улучшение геометрических свойств зонда, уменьшение исходного радиуса кривизны острия зонда. 5 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх