一种原子力显微镜演示测量教具的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种原子力显微镜演示测量教具，包括一用于发射倾斜激光束的激光器；所述激光器固设在具有一定倾角的木块上；一用于升降的位移平台，所述位移平台由Z方向手轮和Z方向基座构成；一水平长条，所述水平长条固定在竖直木板的右表面中间位置，保持与激光器在同一个平面上，探针固定在水平长条的前端下表面，平面反射镜固定在水平长条的前端上表面上；一载物平台，所述载物平台位于X方向基座和Y方向基座的上方，两个基座通过一个有四个脚的水平平台固定于底板的中间位置；一直尺，所述直尺固定于底板的另一侧。本实用新型装置组装简单便宜，携带方便，操作简单，在课堂上应用原子力显微镜演示测量教具不仅满足了学生进行微小测量的要求，实现三维定位，也丰富了课堂内容，使学生掌握原子力显微镜工作原理的同时，开拓学生的视野。
【专利说明】-种原子力显微镜演示测量教具
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种原子力显微镜演示测量教具，属于教学仪器领域。
【背景技术】
[0002] 微小物体接触时发生的微小位移变化的高精度测量无论对于认知生命科学领域 里如DNA、酶、抗原抗体、病毒和基因等生物分子之间的生化反应过程，还是纳米级别材料的 应力变化等，都是十分重要的。尤其是非接触式测量法以其不损坏被测材料，测量准确而得 到广泛关注。原子力显微镜的出现无疑为非接触式测量法的发展起到了推动作用。
[0003] 原子力显微镜扫描能提供各种类型样品的表面状态信息。原子力显微镜可以检测 很多样品，提供表面研究和生产控制或流程发展的数据，这些都是常规扫描型表面粗糙度 仪及电子显微镜所不能提供的。因此，理工科学生应该也必须对原子力显微镜的原理有初 步的认识和研究，在课堂上应用演示原子力显微镜原理的教学装置，不仅可以激发学生对 生物科学的兴趣，也可以增加课堂上的学习内容。而市场上现有的原子力显微镜价格昂贵， 不便于在课堂上演示，教师真能教授理论知识，学生难以理解深刻，因此有必要开发出一种 便于在学校推广的演示原子力显微镜原理的教具。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是提供一种原子力显微镜演示测量教具，降低教学成本，实现 简易操作，激发学生兴趣，丰富课堂内容，以便于针对原子力显微镜的工作原理的问题能有 利于学生的学习和教师的教学，并实现对材料的定位，获得材料的表面信息。
[0005] 本实用新型采用的技术方案是：一种原子力显微镜演示测量教具，其特征是所述 原子力显微镜演示测量教具包括：
[0006] -用于发射倾斜激光束的激光器（2);所述激光器（2)固设在一具有一定倾角的 木块（3)上，木块（3)后端固定在坚直木板（4)上端中心位置；
[0007] 一用于升降的位移平台，所述位移平台由Z方向手轮（5)和Z方向基座（6)构成， Z方向手轮（5)通过Z方向基座（6)与坚直木板（4)的左表面相连接，所述位移平台位于底 板（1)的一侧位置；
[0008] -水平长条（7)，所述水平长条（7)固定在坚直木板（4)的右表面中间位置，保持 与激光器（2)在同一个平面上，探针（9)固定在水平长条（7)的前端下表面，平面反射镜 (8) 固定在水平长条（7)的前端上表面上；
[0009] -载物平台（10)，所述载物平台（10)位于X方向基座（12)和Y方向基座（14)的 上方，两个基座通过一个有四个脚的水平平台（15)固定于底板（1)的中间位置；
[0010] 一用于记录实验数据的带有刻度的直尺（16)，所述直尺（16)固定于底板（1)的另 一侧。
[0011] 所述各基座上都标有刻度。
[0012] 本实用新型的有益效果是：装置组装简单便宜，携带方便，操作简单，在课堂上应 用原子力显微镜演示测量教具不仅满足了学生进行微小测量的要求，实现三维定位，也丰 富了课堂内容，使学生掌握原子力显微镜工作原理的同时，开拓学生的视野。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1为本实用新型的结构示意图
[0014] 图中1-底板、2-激光器、3-木块、4-坚直木板、5-Z方向手轮、6-Z方向基座、7-水 平长条、8-平面反射镜、9-探针、10-载物平台、11-X方向手轮、12-X方向基座、13-Y方向手 轮、14-Y方向基座、15-水平平台、16-直尺、17-载物片
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明，以便技术人员理解
[0016] 装置装配好以后，将带有凸台的U盘粘附在载物片（17)上，将载物片（17)夹持在 载物平台（10)上。调节载物平台（10)和水平长条（7)，使探针（9)与带有凸台的U盘表面 相接触。
[0017] 打开激光器（2)，调节水平长条（7)与直尺（16)，使它们在一个平面上。调节X方 向手轮（11)，使探针（9)停在带有凸台的U盘表面的一侦彳。记下此时X方向基座（12)的位 置X0,旋转X方向手轮（11)使载物平台（10)沿X方向行进1mm。记录移动时直尺（16)上 光点的位置为初始位置Z0。
[0018] 再次旋转X方向手轮（11)使载物平台（10)沿X方向再次行进l〇mm，记录下此时直 尺上光点的位置Z1，如此控制X方向手轮使载物平台（10)沿X方向每次再向前行进10_， 记录下此时直尺（16)上光点的位置Z2、Z3、Z4、。。。ZN。
[0019] 然后轻微转动Y方向手轮（13)，使探针（9)落到另外一行，记下此时Y方向基座 (14)的位置Y1，重复以上关于移动X方向手轮（11)部分的步骤，记录直尺（16)上的光点 实验数据。
[0020] 由数据计算可得其三维坐标（Χ0Υ0Ζ0)，经matlab对所得坐标进行仿真得到带有 凸台的U盘的三维仿真模型。
[0021] 本实用新型是通过其体实施过程进行说明的，在不脱离本实用新型范围的情况 下，还可以对实用新型进行各种变换及等同代替，因此，本实用新型不局限于所公开的具体 实施过程，而应当落入本实用新型权利要求范围内的全部实施方案。
【权利要求】
1. 一种原子力显微镜演示测量教具，其特征是所述原子力显微镜演示测量教具包括： 一用于发射倾斜激光束的激光器（2);所述激光器（2)固设在一具有一定倾角的木块 (3)上，木块（3)后端固定在坚直木板（4)上端中心位置； 一用于升降的位移平台，所述位移平台由Z方向手轮（5)和Z方向基座（6)构成，Z方 向手轮（5)通过Z方向基座（6)与坚直木板（4)的左表面相连接，所述位移平台位于底板 (1)的一侧位置； 一水平长条（7)，所述水平长条（7)固定在坚直木板（4)的右表面中间位置，保持与激 光器（2)在同一个平面上，探针（9)固定在水平长条（7)的前端下表面，平面反射镜（8)固 定在水平长条（7)的前端上表面上； 一载物平台（10)，所述载物平台（10)位于X方向基座（12)和Y方向基座（14)的上 方，两个基座通过一个有四个脚的水平平台（15)固定于底板（1)的中间位置； 一用于记录实验数据的带有刻度的直尺（16)，所述直尺（16)固定于底板（1)的另一 侧。
2. 根据权利要求1所述的一种原子力显微镜演示测量教具，其特征在于：所述各基座 上都标有刻度。
【文档编号】G01B11/00GK203870873SQ201420313763
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】薛长国, 程韦, 滕艳华, 夏玲燕, 陈兆权, 胡业林, 张开宇, 张玉洁, 刘俊 申请人:安徽理工大学