Устройство механического перемещения для сканирующего зондового микроскопа

Изобретение относится к точной механике и может быть использовано для сближения зонда и образца в сканирующей зондовой микроскопии. Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве механического перемещения для сканирующего зондового микроскопа, содержащем основание 1, СЗМ головку 2, оснащенную первой опорой 3, второй опорой 4, третьей опорой 5, при этом первая опора 3 сопряжена с основанием 1 и снабжена первым приводом 6, установленным на СЗМ головке 2, а вторая опора 4 и третья опора 5 также сопряжены с основанием, вторая опора 4 снабжена вторым приводом 7, установленным на СЗМ головке 2, и третья опора 5 снабжена третьим приводом 8, установленным на СЗМ головке 2. Технический результат предложенного решения заключается в повышении точности измерений. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к точной механике и может быть использовано для сближения зонда и образца в сканирующей зондовой микроскопии.

Известно устройство механического перемещения для сканирующего зондового микроскопа, содержащее основание, СЗМ головку, оснащенную первой опорой, второй опорой, третьей опорой, при этом первая опора сопряжена с основанием и снабжена первым приводом, установленным на головке, а вторая опора и третья опора также сопряжены с основанием (Патент RU 2161343).

В этом устройстве в качестве подвижной опоры используется первая опора. В результате этого СЗМ головка в процессе подвода вместе с зондом изменяет угол по отношению к плоскости поверхности образца. Это приводит к снижению точности измерений. Данное устройство выбрано в качестве прототипа предложенного решения.

Технический результат предложенного решения заключается в повышении точности измерений.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве механического перемещения для сканирующего зондового микроскопа, содержащем основание, СЗМ головку, оснащенную первой опорой, второй опорой, третьей опорой, при этом первая опора сопряжена с основанием и снабжена первым приводом, установленным на головке, а вторая опора и третья опора также сопряжены с основанием, вторая опора снабжена вторым приводом, установленным на головке, и третья опора снабжена третьим приводом, установленным на головке.

Существует вариант, в котором первый привод, второй привод и третий привод содержат передаточный механизм, обеспечивающий поступательное перемещение первой опоры, второй опоры и третьей опоры.

Существует вариант, в котором первый привод, второй привод и третий привод содержат модуль измерения перемещения.

Существует вариант, в котором первый привод, второй привод и третий привод содержат датчики крайних положений.

Существует вариант, в котором корпус первого привода, второго привода и третьего привода выполнены из титана.

Существует вариант, в котором в него введен теплоотводящий модуль, сопряженный с мотором.

На фиг. 1 изображено устройство механического перемещения для сканирующего зондового микроскопа, вид сбоку.

На фиг. 2 изображен привод устройства механического перемещения для сканирующего зондового микроскопа.

Устройство механического перемещения для сканирующего зондового микроскопа содержит основание 1 (фиг. 1), СЗМ головку 2, оснащенную первой опорой 3, второй опорой 4, третьей опорой 5. При этом первая опора 3 сопряжена с основанием 1 и снабжена первым приводом 6, установленным на СЗМ головке 2, вторая опора 4 снабжена вторым приводом 7, установленным на СЗМ головке 2, и третья опора 5 снабжена третьим приводом 8, установленным на СЗМ головке 2. Опоры 3, 4 и 5 содержат первые вкладыши 9, сопряженные со вторыми вкладышами 10, установленными на основании 1. Первые вкладыши 9 могут быть выполнены из стали ШХ15, вторые вкладыши 10 - из поликора. На СЗМ головке 2 закреплен модуль зонда 11 с зондом 12, включающим острие 13. На основании 1 установлен образец 14, сопряженный с зондом 12. В одном из вариантов образец 14 установлен на пьезосканере 15, закрепленном на основании 1. В СЗМ головке 2 может быть расположен объектив 16.

В корпусе 25 (фиг. 2) первого привода 6, второго привода 7 и третьего привода 8 расположен передаточный механизм 30, обеспечивающий поступательное перемещение первой опоры 3, второй опоры 4 и третьей опоры 5. Передаточный механизм 30 включает первую шестеренку 31, соединенную с направляющей 32, в пазу которой расположен штифт 33 винта 34, сопряженного с гайкой 35, закрепленной в корпусе 25. Передаточный механизм 30 установлен посредством подшипников 36 и сопряжен с платформой 37, в которой закреплена, например, первая опора 3, сопряженная с фрикционным элементом 38, закрепленным в корпусе 25.

Первый привод 6, второй привод 7 и третий привод 8 содержат модуль измерения перемещения 39.

Первый привод 6, второй привод 7 и третий привод 8 содержат датчики крайних положений 40.

В одном из вариантов модуль измерения перемещения 39 может включать датчик положения 41, закрепленный на корпусе 25, и считывающую головку 42, установленную на платформе 37.

Корпус 25 первого привода 6, второго привода 7 и третьего привода 8 выполнены из титана.

В корпусе 25 установлен мотор 50 с редуктором 51 и второй шестеренкой 52.

В корпусе 25 установлен теплоотводящий модуль 53, сопряженный с мотором 50.

Мотор 50 может быть снабжен первой рукояткой 55, а винт 34 - второй рукояткой 56.

Устройство механического перемещения для сканирующего зондового микроскопа работает следующим образом. Попеременно включая первый привод 6, второй привод 7 и третий привод 8, осуществляют подвод зонда 12 под нужным углом острия 13 к объекту 14. Первый привод 6, второй привод 7 и третий привод 8 работают следующим образом. Включают мотор 50 и посредством редуктора 51, второй шестеренки 52 и первой шестеренки 31 осуществляют вращение направляющей 32, которая вращает винт 34 посредством штифта 33. При вращении винта 34 в результате его взаимодействия с гайкой 35 происходит его осевое перемещение. При этом осуществляется линейное перемещение платформы 37 с первой опорой 3. При необходимости такое же перемещение можно осуществлять с использованием рукояток 55 и 56.

То, что в устройстве механического перемещения для сканирующего зондового микроскопа вторая опора 4 снабжена вторым приводом 7, установленным на СЗМ головке 2, и третья опора 5 снабжена третьим приводом 8, установленным на СЗМ головке 2, позволяет осуществлять плоскопараллельный подвод зонда 12 к образцу 14. Это позволяет обеспечить оптимальный угол зонда 12 (например, чтобы острие 13 располагалось по нормали к поверхности образца 14) относительно измеряемой поверхности образца 14, что повышает точность измерений.

То, что первый привод 6, второй привод 7 и третий привод 8 содержат передаточный механизм 30, обеспечивающий поступательное перемещение первой опоры 3, второй опоры 4 и третьей опоры 5 уменьшает трение этих опор о вторые вкладыши 10 основания 1. Это уменьшает их выработку, увеличивает стабильность положения СЗМ головки 2 в процессе сканирования образца 14 и повышает точность измерений.

То, что первый привод 6, второй привод 7 и третий привод 8 содержат модуль измерения перемещения 39 позволяет уменьшить вероятность несанкционированного касания зондом 12 образца 14, обеспечивает его сохранность и повышает точность измерений.

То, что первый привод 6, второй привод 7 и третий привод 8 содержат датчики крайних положений 40 повышает надежность работы устройства.

То, что корпус 25 первого привода 6, второго привода 7 и третьего привода 8 выполнены из титана, уменьшает термические дрейфы устройства и повышает точность измерений.

То, что в устройство введен теплоотводящий модуль 53, сопряженный с мотором 50, уменьшает термические дрейфы устройства и повышает точность измерений.

1. Устройство механического перемещения для сканирующего зондового микроскопа, содержащее основание (1), СЗМ головку (2), оснащенную первой опорой (3), второй опорой (4), третьей опорой (5), при этом первая опора (3) сопряжена с основанием (1) и снабжена первым приводом (6), установленным на СЗМ головке (2), а вторая опора (4) и третья опора (5) также сопряжены с основанием (1), отличающееся тем, что вторая опора (4) снабжена вторым приводом (7), установленным на СЗМ головке (2), и третья опора (5) снабжена третьим приводом (8), установленным на СЗМ головке (2).

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первый привод (6), второй привод (7) и третий привод (8) содержат передаточный механизм (30), обеспечивающий поступательное перемещение первой опоры (3), второй опоры (4) и третьей опоры (5).

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первый привод (6), второй привод (7) и третий привод (8) содержат модуль измерения перемещения (39).

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первый привод (6), второй привод (7) и третий привод (8) содержат датчики крайних положений (40).

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус (25) первого привода (6), второго привода (7) и третьего привода (8) выполнены из титана.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в него введен теплоотводящий модуль (53), сопряженный с мотором (50).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области растровой электронной микроскопии. В изобретении используется принцип фотограмметрической обработки изображений, полученных в растровом электронном микроскопе при различных углах наклона исследуемого объекта.

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к области приборостроения. .

Изобретение относится к растровой электронной микроскопии и может быть использовано для неразрушающего послойного тестирования образцов, в частности изделий микро- и наноэлектроники.

Изобретение относится к области нанотехнологий, в частности к измерению температуры одной проводящей (металлической или полупроводниковой) наночастицы с помощью сканирующего туннельного микроскопа, работающего в режиме наноконтакта и использование эффекта Зеебека в наноразмерной контактной области.

Изобретение относится к исследованию микрорельефа как проводящих, так и непроводящих поверхностей образцов твердых тел. .

Изобретение относится к растровой электронной микроскопии и, в частности, к электромагнитным фильтрам, предназначенным для пространственного разделения пучков первичных и вторичных электронов.

Изобретение относится к устройствам механического перемещения объекта вдоль одной координаты. .

Изобретение относится к сканирующей туннельной спектроскопии и может быть использовано для получения топографии проводящих поверхностей, а также изучения физико-технологических свойств твердых тел.

Группа изобретений относится к оборудованию для контроля рабочих параметров при бурении и может быть использована для ремонта средств передачи сигналов измерения из скважины на поверхность в процессе бурения как в горизонтальных, так и в других скважинах в процессе бурения.

Изобретение предназначено для исследования и модификации поверхности измеряемых объектов с помощью источников излучения. Сканирующее устройство локального воздействия включает образец (1) с первой (2) и второй поверхностями (3), зонд (4) с острием (5), закрепленный в модуле зонда (7), сканер (8), первый модуль перемещения (9) и блок управления (10).

Изобретение предназначено для оптической микроскопии и спектрометрии комбинационного рассеяния, люминесценции или флуоресценции с использованием зондового датчика в качестве оптической антенны.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в атомно-силовой микроскопии. Сущность изобретения заключается в том, что магнитопрозрачный кантилевер соединен с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглой, вершина которой соединена с магнитопрозрачной полимерной сферой с нанометровыми конусообразными порами наименьшего диаметра, которые заполнены квантовыми точками структуры ядро-оболочка, а поверхность вершины зондирующей иглы подвижно соединена с помощью двух вложенных углеродных нанотрубок с магнитопрозрачной стеклянной сферой со сквозными нанометровыми порами малого и большого диаметра, заполненными соответственно квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в зондовой сканирующей и атомно-силовой микроскопии. Магнитопрозрачный кантилевер соединен с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглой, вершина которой подвижно соединена с помощью двух вложенных углеродных нанотрубок с магнитопрозрачной сферой, выполненной из стекла со сквозными нанометровыми порами малого и большого диаметра, заполненными соответственно квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка.

Использование: для комплексной диагностики физико-химических свойств наноструктурированных покрытий на основе единичных наночастиц металлов и металлооксидов. Сущность изобретения заключается в том, что образец, представляющий собой проводящую или полупроводниковую подложку с нанесенным на ее поверхность покрытием на основе единичных наночастиц металлов и металлооксидов, сканируют с помощью металлического острия сканирующего туннельного микроскопа и исследуют спектроскопически путем измерения вольт-амперных зависимостей туннельного наноконтакта с целью установления формы и размеров наночастиц, электронной структуры наночастиц, степени кристалличности наночастиц и наличия у наночастиц дефектов, после чего, не прекращая процессов сканирования и измерения вольт-амперных зависимостей туннельного наноконтакта, подвергают дозированной выдержке в газовой среде химического реагента с целью расчета адсорбционного коэффициента прилипания и установления продуктов и формы адсорбции химического реагента на поверхности наночастиц, с последующим удалением адсорбировавшегося на наночастицах покрытия реагента путем прогрева образца, причем в процессе выдержки образца в газовой среде химического реагента время сканирования выбранного участка поверхности образца и давление реагента подбирают так, чтобы их произведение составляло не более 1×10-6 торр×сек.

Изобретение относится к области техники зондовой спектроскопии, которая занимается разработкой устройств и методов для исследования спектров поверхности с нанометровым разрешением.

Изобретение относится к области формирования зондов сканирующих зондовых микроскопов и к их конструкциям, в частности кантилеверов, состоящих из консоли и иглы. Зонд для сканирующих приборов содержит кантилевер на массивном держателе и монолитный с кантилевером ус, расположенный на свободной части кантилевера.

Изобретение относится к областям микро- и наноэлектроники, физики поверхности и может быть использовано для исследования информационных характеристик поверхности наноструктурированных и самоорганизующихся твердотельных материалов.

Изобретения относятся к измерительной технике, в частности к способу и системе нанопозиционирования объекта. Система содержит неподвижное основание, опору для объекта, привод для приложения силы с целью перемещения опоры относительно неподвижного основания, датчик для измерения силы нагрузки на опору и контроллер для обработки измеренной силы нагрузки с целью управления положением опоры и/или для подавления по меньшей мере одной резонансной частоты системы.

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 в одну сквозную нанопору с конусообразными входами стеклянной сферы, содержащей равномерно распределенный по ее поверхности упорядоченный массив различных по диаметру сквозных нанопор с конусообразными входами, заполненными соответствующими квантовыми точками с различными дискретными спектрами излучения и безызлучательными сферами, с помощью комбинации сочетаний диаметров которых программируется общий спектральный портрет излучения. Техническим результатом является возможность одновременного сочетания электромагнитного мультиволнового с программируемым спектром излучения воздействия с измерением характеристик электрического сигнала на это стимулирующее воздействие в одной общей точке поверхности объекта диагностирования без влияния на соседние участки. 4 ил.

Изобретение относится к точной механике и может быть использовано для сближения зонда и образца в сканирующей зондовой микроскопии. Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве механического перемещения для сканирующего зондового микроскопа, содержащем основание 1, СЗМ головку 2, оснащенную первой опорой 3, второй опорой 4, третьей опорой 5, при этом первая опора 3 сопряжена с основанием 1 и снабжена первым приводом 6, установленным на СЗМ головке 2, а вторая опора 4 и третья опора 5 также сопряжены с основанием, вторая опора 4 снабжена вторым приводом 7, установленным на СЗМ головке 2, и третья опора 5 снабжена третьим приводом 8, установленным на СЗМ головке 2. Технический результат предложенного решения заключается в повышении точности измерений. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх