一种扫描离子电导显微镜激光定位探头制造技术

本发明专利技术公开了一种扫描离子电导显微镜激光定位探头，包括用于安装探针的探针夹持模块，探针夹持模块上端安装有用于对探针定位的激光定位模块：探针夹持模块包括探针夹持器，探针夹持器固定安装于扫描离子电导显微镜粗调手轮机构上，探针夹持器的前端安装有电极夹持器，电极夹持器中安装有探针；激光定位模块包括安装于探针夹持器上的微调滑轨机构，微调滑轨机构上安装于能够进行水平移动的支架结构，支架结构内部安装有用于调节激光光束位置的调节手轮机构，支架结构上安装有连接板结构，连接板结构上安装有激光光路结构。本发明专利技术在固定探针的同时，可利用激光对探针进行定位，从而协助扫描离子电导显微镜更加便捷高效地完成样本检测工作。

【技术实现步骤摘要】
一种扫描离子电导显微镜激光定位探头
本专利技术属于扫描离子电导显微镜领域，涉及一种扫描离子电导显微镜探针的定位装置，具体涉及一种扫描离子电导显微镜激光定位探头。
技术介绍
扫描离子电导显微镜是探针显微镜家族中的一员，是目前新兴的一种显微检测工具。它通过采集探针尖端的离子电流信号来对样本表面结构与理化特性进行检测。这种探针显微镜在扫描过程中对样本没有接触影响，而且可以实时、快速、高分辨率地检测到样本原始状态，尤其在检测软体样本具有优势。基于这些特点，目前该显微镜在对生物与医学领域的细胞等软体样本观测方面，有着光学显微镜、电子显微镜、原子力显微镜难以比拟的优势。到目前为止，科研工作者利用这种显微镜作为观测工具，已经取得了一定数量的研究成果。扫描离子电导显微镜探头是整个扫描离子电导显微镜的检测部分，它体现着离子电流检测的原理与方式，直接影响着样本表面结构与理化信息的扫描质量，因此是扫描离子电导显微镜成像的关键技术点之一。为了改进扫描离子电导显微镜的检测性能，国内外研究人员针对探头部分做了诸多的改进工作：有在检测原理上进行改进的方法(如非专利文献1中提到的一种偏置调制模式)；有针对探头机械结构做出改进的方法(如专利文献1中采用的一种高频振动夹持器)；也有从探针的角度进行改进的方法(如非专利文献2中提到的利用电子沉积与聚焦离子束方法改进的新型探针)。这些改进方案对扫描离子电导显微镜在扫描速度、离子电流漂移、探针易碎等问题的改善上均起到了积极的作用。然而，上述对扫描离子电导显微镜检测样本的改进方法是从扫描过程的角度来提出的，因此能做到的性能改善限于探针在扫描样本的这一阶段。事实上扫描离子电导显微镜在扫描样本信息前，还需要经历探针进入溶液，探针进入工作区，并进行探针预定位的过程；而且探针在每扫完一个区域后，若想再扫描另一个区域，需要重新执行探针进工作区的过程，这些探针扫描的准备过程是较为繁琐与费时的。再者，当探针要重新进入工作区，或是人为控制探针在样本溶液中自由移动的过程中，探针尖端的空间位置是未知的。此时，单一地通过扫描离子电导显微镜上的倒置光学显微镜是无法观测到探针的，这就给实验带来了较多的不确定因素。其次，扫描离子电导显微镜对样本的检测速度一直是这方面研究的热点问题，但同上述内容相似，研究工作依旧主要着重于扫描过程本身。目前提高扫描速度的方法主要是通过改变扫描点疏密，先粗略扫描整个区域，然后再有选择地对关键区域高精度扫描的这种方法来实现的，如有选择性的跳跃扫描模式。然而这样会使扫描模式变得更加复杂，而且在扫描时可能会丢失部分细节信息，若有时粗扫描的扫描参数设置不当反而会使扫描过程浪费更多的时间。
技术实现思路
针对上述缺陷或不足，本专利技术的目的在于提供一种扫描离子电导显微镜激光定位探头，解决上述探针进工作区效率低下，探针位置未知和扫描选区以节约时间的问题。为达到以上目的，本专利技术的技术方案为：包括用于安装探针的探针夹持模块，探针夹持模块上端安装有用于对探针进行激光光路定位的激光定位模块：探针夹持模块包括探针夹持器，探针夹持器固定安装于扫描离子电导显微镜粗调手轮机构上，探针夹持器的前端安装有电极夹持器，电极夹持器中安装有探针；激光定位模块包括安装于探针夹持器上的微调滑轨机构，微调滑轨机构上安装有能够进行水平移动的支架结构，支架结构内部安装有用于调节激光光束空间位置的调节手轮机构，支架结构上安装有连接板结构，连接板结构上安装有激光光路结构。所述微调滑轨机构包括滑轨主体结构，滑轨主体结构的两平行侧面上设置有用于卡合支架结构的导轨，一端导轨下端开设有第一螺纹孔，另一端导轨下端内侧开设有两个圆形浅槽，圆形浅槽内分别安装有第一弹性元件和第二弹性元件；第一螺纹孔中安装有第一定位螺钉，所述第一定位螺钉穿过微调滑轨机构侧边螺纹孔抵在支架结构下侧面；滑轨主体结构的前端面内侧开设有两个圆形浅槽，圆形浅槽内分别安装有第三弹性元件和第四弹性元件，所述滑轨主体结构的前端面上端开设有用于给分光镜预留调节位置的槽型结构，槽型结构槽深为2～4毫米。所述滑轨主体结构的后方设置有一卡扣，卡扣上开设有第二螺纹孔，第二定位螺钉穿过卡扣上螺纹孔抵在支架结构后侧面。所述卡扣通过三角形槽固定安装于滑轨主体结构的后方。所述支架结构两侧面开设有第一导轨槽和第二导轨槽，第一导轨槽和第二导轨槽宽度小于支架结构的导轨宽度1至2毫米，形成活动间隙，支架结构能够在水平方向上的进行调整，当旋拧第一定位螺钉和第二定位螺钉时，支机结构水平方向运动；第一导轨槽和第二导轨槽上方开设有第一轴孔和第二轴孔；支架结构内部安装有调节手轮机构，调节手轮机构包括手轮轴，手轮轴一端为手轮；手轮轴上安装有齿轮，齿轮的两侧分别安装有第一套筒和第二套筒，第一套筒侧边设置有用于与支架结构一侧外壁轴向定位的轴肩，手轮轴穿过第一轴孔和第二轴孔，齿轮位于支架结构内部，并通过第一套筒和第二套筒与支架结构内壁进行轴向定位；手轮轴的另一端安装有与支架结构另一侧外壁进行轴向定位的螺帽。支架结构顶部开设有用于安装连接板结构的第三螺纹孔以及第四螺纹孔。所述连接板结构包括连接板结构主体，连接板结构主体上开设有用于安装激光器的圆柱形槽，激光器固定安装于圆柱形槽内，连接板结构通过第一连接螺钉和第二连接螺钉与支架结构固定连接。所述激光器通过第三定位螺钉固定安装于圆柱形槽内。所述激光光路结构安装于连接板结构前端，激光光路结构包括槽型结构的激光光路结构主体，激光光路结构主体内从上至下设置有分光镜与反光镜，激光光路结构主体上开设有与分光镜相对应的用于提供照向分光镜通道的通孔，分光镜上安装有与齿轮相啮合的齿条，齿条设置于激光光路结构主体外侧，带动分光镜进行上下运动，调节激光束高度；激光光路结构主体内部两侧对称装有第一反光器件和第二反光器件，分光镜将一束激光分为两束激光，并射入第一反光器件和第二反光器件上，经过第一反光器件和第二反光器件反射后交叉射向探针尖端。所述分光镜的反光率与透光率之比为1:3。所述探针夹持器前端设有一个圆柱孔，探针和电极夹持器安装于圆柱孔内，圆柱孔孔壁上开设有探针定位螺纹孔，第四定位螺钉穿过探针定位螺纹孔将电极夹持器和探针固定在探针夹持器上。与现有技术比较，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术提供了一种扫描离子电导显微镜激光定位探头，能够将探针的位全过程进行检测，而不只在扫描样本时才能确切知道探针尖端的位置。当开启激光光源之后，激光束经过前述的激光光路结构，会产生两束对称的斜向下射出的激光，两束激光汇聚于探针尖端部位。当探针在贴近样本上方表面移动时，倒置显微镜的成像图像上激光光斑中心的位置就是探针针尖在水平方向上的位置。当探针远离样本表面时，激光光斑会分为两个，且两个激光光斑的中心距离随着探针逐渐远离样本表面也逐渐远离。激光光斑距离与探针尖端到样本距离之间存在一函数关系，在实际使用时，能够实时从倒置显微镜图像中提取激光光斑中心的位置，通过计算得到探针距离样本的高度与水平位置。在每次更换探针时，探针尖端位置与原激光定位点可能存在微小偏移，因此需要在探针首次进工作区后，调整激光定位模块上的水平方向微调螺钉与垂直方向调节手轮，使两束激光重新汇聚于探针尖端部位，进而能够快速进行探头的定位，缩短实验操作的时间，提高实验效率。2、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扫描离子电导显微镜激光定位探头，其特征在于，包括用于安装探针的探针夹持模块(1000)，探针夹持模块(1000)上端安装有用于对探针进行激光光路定位的激光定位模块(2000)：探针夹持模块(1000)包括探针夹持器(1001)，探针夹持器(1001)固定安装于扫描离子电导显微镜粗调手轮机构(1010)上，探针夹持器(1001)的前端安装有电极夹持器(1008)，电极夹持器(1008)中安装有探针(1009)；激光定位模块(2000)包括安装于探针夹持器(1001)上的微调滑轨机构(2500)，微调滑轨机构(2500)上安装有能够进行水平移动的支架结构(2200)，支架结构(2200)内部安装有用于调节激光光束空间位置的调节手轮机构(2300)，支架结构(2200)上安装有连接板结构(2100)，连接板结构(2100)上安装有激光光路结构(2400)。

【技术特征摘要】
1.一种扫描离子电导显微镜激光定位探头，其特征在于，包括用于安装探针的探针夹持模块(1000)，探针夹持模块(1000)上端安装有用于对探针进行激光光路定位的激光定位模块(2000)：探针夹持模块(1000)包括探针夹持器(1001)，探针夹持器(1001)固定安装于扫描离子电导显微镜粗调手轮机构(1010)上，探针夹持器(1001)的前端安装有电极夹持器(1008)，电极夹持器(1008)中安装有探针(1009)；激光定位模块(2000)包括安装于探针夹持器(1001)上的微调滑轨机构(2500)，微调滑轨机构(2500)上安装有能够进行水平移动的支架结构(2200)，支架结构(2200)内部安装有用于调节激光光束空间位置的调节手轮机构(2300)，支架结构(2200)上安装有连接板结构(2100)，连接板结构(2100)上安装有激光光路结构(2400)；所述微调滑轨机构(2500)包括滑轨主体结构(2501)，滑轨主体结构(2501)的两平行侧面上设置有用于卡合支架结构(2200)的导轨，一端导轨下端开设有第一螺纹孔(2504)，另一端导轨下端内部开设有两个圆形浅槽，圆形浅槽内分别安装有第一弹性元件(2507)和第二弹性元件(2508)；第一螺纹孔(2504)中安装有第一定位螺钉(2515)，所述第一定位螺钉(2515)穿过微调滑轨机构(2500)侧边螺纹孔(2504)抵在支架结构(2200)下侧面；滑轨主体结构(2501)的前端面内侧开设有两个圆形浅槽，圆形浅槽内分别安装有第三弹性元件(2505)和第四弹性元件(2506)，所述滑轨主体结构(2501)的前端面上端开设有用于给分光镜(2406)预留调节位置的槽型结构(2509)，槽型结构(2509)槽深为2～4毫米。2.根据权利要求1所述的扫描离子电导显微镜激光定位探头，其特征在于，所述滑轨主体结构(2501)的后方设置有一卡扣(2512)，卡扣(2512)上开设有第二螺纹孔(2513)，第二定位螺钉(2514)穿过卡扣(2512)上螺纹孔(2513)抵在支架结构(2200)后侧面。3.根据权利要求2所述的扫描离子电导显微镜激光定位探头，其特征在于，所述卡扣(2512)通过三角形槽固定安装于滑轨主体结构(2501)的后方。4.根据权利要求1所述的扫描离子电导显微镜激光定位探头，其特征在于，所述支架结构(2200)两侧面开设有第一导轨槽(2204)和第二导轨槽(2205)，第一导轨槽(2204)和第二导轨槽(2205)宽度小于支架结构(2200)的导轨宽度1至2毫米，形成活动间隙，支架结构(2200)能够在水平方向上的进行调整，当旋拧第一定位螺钉(2515)和第二定位螺钉(2514)时，支机结构(2200)水平方向运动；第一导轨槽(2204)和第二导轨槽(2205)上方开设有第一轴孔(2203)和第二轴孔(2206)；支架结构(2200)内部安装有调节手轮机构(2300)，调节手轮机构(2300)包括手轮轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄健，焦阳博翰，尚春阳，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61