专利名称：高精度原子力轮廓仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高精度原子力轮廓仪。
背景技术：
轮廓仪是测量和获取样品表面形貌、尺寸和粗糙度等测试、分析的仪器，常见的轮廓仪是根据光学原理设计的轮廓仪，如干涉轮廓仪和最新的数字全息显微镜等。此类轮廓仪可大范围动态测试样品，比较方便，但是存在分辨率受光波长的限制问题，目前最高横向分辨率只能到300 nm，纵向分辨率约1 nm，对于高精度光滑表面如硬盘、半导体和光学镜片等样品的测试不能满足。原子力显微镜(AFM)是继光学显微镜、电子显微镜后的最新发展起来的第三代显微镜，是利用原子间的作用力来达到观察目的的显微镜。原子力显微镜的最大横向分辨率可达到0.3 nm，纵向可达到0. 1 nm，远远优于光学显微镜和电子显微镜的分辨率。AFM对待测样品的导电性无要求，既可用于导电样品，也可以用于非导电样品，特别是应用于生物样品，可以进行活性的动态研究，几乎无需进行样品制备。AFM所获取的数据为三维数据，可对样品做三维成像和分析从而获得表面粗糙度、颗粒尺寸和坡度或厚度等结果。另外，AFM 可对样品在真空、大气和液体环境下作测试。鉴于这些特点，AFM已广泛应用于材料、电子、 光学、生物、半导体等行业的科研和工业制造，尤其是在21世纪纳米科技全面发展的时代， AFM成为一个不可或缺的测试分析仪器，人们也都在充分发掘AFM的作用和应用领域。目前传统的AFM都是用管状压电陶瓷做扫描器，管状压电陶瓷扫描器虽然结构简单小巧、容易制造，但是CTZ三个方向由于耦合效应，存在非正交误差、扫描器形状误差、钟摆效应和非线性等问题，平板式扫描器能够将XYZ三轴分离，从而消除了各轴之间的交互耦合效应，另外由于Z轴独立，可以将Z向范围做得很大，从而满足大范围均勻扫描。平板式扫描器代表着未来AFM的发展方向。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种高精度原子力轮廓仪，以克服上述方面的不足。本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现一种高精度原子力轮廓仪，包括屏蔽罩、AFM主机、计算机系统和电子控制系统，所述屏蔽罩内设有大理石防震台，大理石防震台的顶端设有AFM主机；所述AFM主机由AFM头部、平台式扫描器和AFM基座构成，AFM头部通过数据线与AFM基座连接，平台式扫描器插在AFM基座扫描器接口上；所述AFM基座的一端通过数据线与电子控制系统连接，电子控制系统通过USB线与计算机系统连接。所述平台式扫描器由独立的X、Y、Z轴三个方向的平板式压电陶瓷扫描器构成。本实用新型的有益效果为采用平台式扫描器的原子力显微镜，具有两种常规的接触和动态力原子力显微镜工作方式；平台式扫描器X、Y、Z轴三个方向独立控制，消除了压电陶瓷的耦合效应影响；可实现纳米、亚纳米级的高精度分辨能力；可扫描得到样品表面结构和形貌等三维图像以及数据并作表面粗糙度、台阶等测量，从而作为高精度轮廓仪用于电镀、光盘、集成电路、光学镜片、金属行业等领域。
下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。图1是本实用新型实施例所述的高精度原子力轮廓仪的结构示意图；图2是本实用新型实施例所述的高精度原子力轮廓仪的外观结构示意图；图3是本实用新型实施例所述的高精度原子力轮廓仪中平台式扫描器的结构示意图。图中1、AFM头部；2、平台式扫描器；3、AFM基座；4、屏蔽罩；5、大理石防震台；6、电子控制系统；7、计算机系统。
具体实施方式
如图广3所示，本实用新型实施例所述的一种高精度原子力轮廓仪，包括屏蔽罩 4、AFM主机、计算机系统6和电子控制系统7，所述屏蔽罩4内设有大理石防震台5，大理石防震台5的顶端设有AFM主机；所述AFM主机由AFM头部1、平台式扫描器2和AFM基座3 构成，AFM头部1通过数据线与AFM基座3连接，平台式扫描器2插在AFM基座扫描器接口上；所述AFM基座3的一端通过数据线与电子控制系统6连接，电子控制系统6通过USB线与计算机系统7连接。所述平台式扫描器2由独立的X、Y、Z轴三个方向的平板式压电陶瓷扫描器构成。具体使用时，用USB线将电子控制系统6接入计算机系统7并对其控制，按照计算机系统7上扫描操作软件的要求，控制平台式扫描器2，从而带动样品移动扫描，针尖与样品间会产生作用力，经过AFM头部3检测和处理进入电子控制系统6，电子控制系统6将信号转化为图像并发送到计算机系统7，计算机系统7将测得的数据处理为样品表面结构和形貌等三维图像并作表面粗糙度和台阶等测量分析。本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种高精度原子力轮廓仪，包括屏蔽罩(4)、AFM主机、计算机系统(6)和电子控制系统(7)，其特征在于所述屏蔽罩(4)内设有大理石防震台(5)，大理石防震台(5)的顶端设有AFM主机；所述AFM主机由AFM头部(1 )、平台式扫描器(2 )和AFM基座(3 )构成，AFM头部(1)通过数据线与AFM基座(3)连接，平台式扫描器(2)插在AFM基座扫描器接口上；所述AFM基座(3)的一端通过数据线与电子控制系统(6)连接，电子控制系统(6)通过USB线与计算机系统(7)连接。
2.根据权利要求1所述的高精度原子力轮廓仪，其特征在于所述平台式扫描器(2)由独立的X、Y、Z轴三个方向的平板式压电陶瓷扫描器构成。
专利摘要本实用新型涉及一种高精度原子力轮廓仪，包括屏蔽罩、AFM主机、计算机系统和电子控制系统，屏蔽罩内设有大理石防震台，大理石防震台的顶端设有AFM主机；AFM主机由AFM头部、平台式扫描器和AFM基座构成，AFM头部通过数据线与AFM基座连接，平台式扫描器插在AFM基座扫描器接口上；AFM基座的一端通过数据线与电子控制系统连接，电子控制系统通过USB线与计算机系统连接。本实用新型的有益效果为消除了压电陶瓷的耦合效应影响，可实现纳米、亚纳米级的高精度分辨能力；可扫描得到样品表面结构和形貌等三维图像以及数据并作表面粗糙度、台阶等测量。
文档编号G01B7/28GK202101642SQ20112021569
公开日2012年1月4日 申请日期2011年6月23日 优先权日2011年6月23日
发明者徐弟, 李立强, 楼柿涛, 罗先照, 郜国欣 申请人:苏州海兹思纳米科技有限公司