全文摘要
原子力显微镜探针装夹辅助装置由基座、支撑柱、探针引导槽、撬杆、放置棘爪的面板和拨叉组成。支撑柱两端通过螺旋副分别与基座和探针引导槽联接在一起。面板内孔和撬杆轴通过间隙配合联接在一起，同时面板凸缘上表面与探针引导槽底部焊接。通过调节支撑柱两端螺纹的伸出量来调整探针引导槽位置高度直到其与探针夹高度相近；将基座在实验台上平移，使探针引导槽端部的V型定位槽与探针槽基座接近直到接触；利用撬杆将探针夹压片顶起，最后用特制叉子推动探针从引导槽进入到探针槽。本实用新型可显著提高探针装夹的成功率，而且可以显著提高探针的安装精度。
主设计要求
1.一种原子力显微镜探针装夹辅助装置，由基座(1)、支撑柱(2)、探针引导槽(3)、面板(4)、撬杆(5)和拨叉组成，其特征是：支撑柱(2)两端通过螺旋副分别与基座(1)和探针引导槽(3)联接在一起，面板内孔(18)和撬杆轴(14)通过间隙配合联接在一起，同时面板凸缘(17)上表面与探针引导槽(3)底部焊接。
设计方案
1.一种原子力显微镜探针装夹辅助装置，由基座(1)、支撑柱(2)、探针引导槽(3)、面板(4)、撬杆(5)和拨叉组成，其特征是：支撑柱(2)两端通过螺旋副分别与基座(1)和探针引导槽(3)联接在一起，面板内孔(18)和撬杆轴(14)通过间隙配合联接在一起，同时面板凸缘(17)上表面与探针引导槽(3)底部焊接。
2.根据权利要求1所述的原子力显微镜探针装夹辅助装置，其特征在于，基座(1)表面中间设有螺纹通孔(6)。
3.根据权利要求1所述的原子力显微镜探针装夹辅助装置，其特征在于，支撑柱(2)两端为带有螺纹的柱状件，其一端同基座(1)实现螺纹连接，另一端同样依靠螺纹与探针引导槽(3)连接，可通过调节两端螺纹的伸出量达到调整探针引导槽(3)位置高度的目的。
4.根据权利要求1所述的原子力显微镜探针装夹辅助装置，其特征在于，探针引导槽(3)分为预置槽(10)、直槽(11)和V型定位槽(12)，预置槽(10)为放入探针的初始位置，直槽(11)底面为倾斜面，与水平面呈12°夹角，与探针夹微槽的倾斜角度相同，V型定位槽(12)开于直槽(11)末端，在直槽(11)与探针夹微槽贴合时起辅助定位作用。
5.根据权利要求1所述的原子力显微镜探针装夹辅助装置，其特征在于，面板(4)中间开有内孔(18)与撬杆轴(14)进行配合；一侧端面上有一凸缘(17)，与探针引导槽(3)焊接在一起；另一侧端面上有一伸出梁，截面为圆，与棘爪(19)轴孔配合。
6.根据权利要求1所述的原子力显微镜探针装夹辅助装置，其特征在于，撬杆(5)中间有单侧轴肩，用于与面板(4)配合时的轴向限位，其上有棘轮(15)，与棘爪(19)一起工作，使撬杆(5)只能进行单侧的圆周转动；其最细端部是截面为凸轮的柱体(13)，工作时插入到探针夹压片间隙中；另一端是旋动装置(16)，用手进行旋动，可使撬杆(5)整体转动。
7.根据权利要求1所述的原子力显微镜探针装夹辅助装置，其特征在于，拨叉有两个细小叉尖(21)，叉尖(21)为楔形，叉尖(21)与叉柄(20)为一体。
设计说明书
技术领域
本实用新型属于纳米级超精密测量领域，具体涉及原子力显微镜探针的装夹问题，用于辅助装夹探针。
背景技术
原子力显微镜(atomic force microscopes简称AFM)，以其纳米级的精度被应用于机械加工表面质量和形貌检测，丰富了三维纳米表面形貌的测量理论。AFM的纳米级的分辨率，依赖于其带有纳米级针尖的探针。探针造价昂贵，尤其是金刚石针尖探针。在手动安装探针时，因操作困难，极易导致探针脱落而受损失效。同时在安装过程中很难保证探针与探针夹上放置基片的微槽底部垂直，以此干扰了安装精度从而影响了实验的准确性。因此迫切需要一种安全、有效、便捷的探针装夹辅助装置，提高探针装夹的成功率和准确性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种导引装置和辅助推针的特制叉子，以解决探针在装夹过程中易脱落的问题并提高探针的安装精度。
本实用新型技术方案如下：
1.原子力显微镜探针装夹辅助装置由基座、支撑柱、探针引导槽、撬杆、放置棘爪的面板和拨叉组成。支撑柱两端通过螺旋副分别与基座和探针引导槽联接在一起。面板内孔和撬杆轴通过间隙配合联接在一起，同时面板凸缘上表面与探针引导槽底部焊接。
2.所述基座外观为圆柱形，表面中间位置设有螺纹通孔。
3.所述支撑柱为两端有螺纹的柱状件，其一端同基座实现螺纹连接，另一端同样依靠螺纹与探针引导槽连接。可通过调节两端螺纹的伸出量达到调整探针引导槽位置高度的目的，其中同基座连接一端螺纹导程较大，实现伸长量的粗调；同探针引导槽连接一端螺纹导程则较小，实现伸长量的微调。
4.所述探针引导槽上设有螺纹孔，上表面设有引导槽，引导槽分为预置槽、直槽和V型定位槽。预置槽为放入探针的初始位置；直槽底面为倾斜面，与水平面呈12°夹角，与探针夹微槽的倾斜角度相同；V型定位槽开于直槽末端，在直槽与探针夹微槽贴合时起辅助定位作用。
5.所述撬杆中间有单侧轴肩，用于与面板配合时的轴向限位；撬杆上有棘轮，与棘爪一起工作，使撬杆只能进行单侧的圆周转动；其最细端部是截面为凸轮的柱体，工作时插入到探针夹压片间隙中；另一端是旋动装置，用手进行旋动，可使撬杆整体转动。
6.所述面板上有内孔，与撬杆轴进行配合；其中一端面上有一凸缘，与探针引导槽焊接在一起；另一端面上有一伸出梁，截面为圆，与棘爪轴孔配合。
7.所述拨叉有两个细小叉尖，用于推动探针通过探针引导槽将其安装到探针夹上。
本实用新型的原子力显微镜探针装夹辅助装置具有以下优势：
1.本装置结构简单，易于组装，操作方便，体积小，重量轻。
2.本装置使用灵活，探针引导槽高度位置在一定范围内可任意调整以保证处于合适位置。
3.本实用新型可显著提高探针装夹的成功率。
4.本实用新型可以显著提高探针的安装精度。
附图说明
图1探针装夹辅助装置的整体结构示意图。
图2是基座结构示意图。
图3是支撑柱结构示意图。
图4是探针引导槽结构示意图。
图5是探针引导槽俯视图。
图6是撬杆结构示意图。
图7是撬杆俯视图。
图8是面板结构示意图。
图9是特制叉子结构示意图及其叉尖端局部放大图。
图10是原子力显微镜的探针夹结构示意图。
图11是原子力显微镜放置探针和探针夹的cantilever stand示意图。
图中：1.基座；2.支撑柱；3.探针引导槽；4.面板；5.撬杆；6.基座螺纹孔；7.小导程螺纹端；8.大导程螺纹端；9.引导槽螺纹孔；10.探针引导槽预置槽；11.探针引导槽直槽；12.V型定位槽；13.凸轮柱体；14.撬杆轴；15.棘轮；16.旋动装置；17.面板凸缘；18.面板内孔；19.棘爪；20.叉柄；21.叉尖；22.探针槽基座；23.探针槽；24.弹簧压片。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本实用新型作详细的说明。
准备阶段：使用时将本装置基座cantilever stand邻近安放在实验台上，使探针引导槽(3)与探针夹相对放置，且保持一定距离以防止调节引导槽高度时与探针夹碰撞；旋转探针引导槽(3)，细调引导槽高度，直到其与探针夹高度相近；将基座(1)在实验台上平移，使探针引导槽端部的V型定位槽(12)与探针槽基座(22)接近直到接触。
装针阶段：轻推撬杆(5)一端，使撬杆轴(14)与面孔内板(18)相对移动，从而实现撬杆(5)的轴向移动，使其另一端凸轮柱体(13)插入弹簧压片(24)；用手进行转动旋转动装置(16)，这样凸轮在升程过程中就会把压片顶起，达到最大行程时，手停止旋动；用镊子将探针放在探针引导槽预置槽(10)内，用特制叉子将探针缓缓推至直槽(11)处,再缓缓推动探针使其平稳进入探针槽(23)内，在此过程中叉尖(21)始终与探针基片接触而使基片两侧受力均匀，因此探针到达探针槽(23)后，会与微槽底部充分接触而垂直于微槽底部，减小了安装误差；探针基片进入探针槽后，用手再次转动旋装置，凸轮进入回程使压片缓慢下降，压紧基片，完成装针。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920002491.1
申请日:2019-01-02
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:13(河北)
授权编号:CN209841905U
授权时间:20191224
主分类号:G01Q60/38
专利分类号:G01Q60/38;G01Q60/24
范畴分类:31J;
申请人:燕山大学
第一申请人:燕山大学
申请人地址:066004 河北省秦皇岛市海港区河北大街438号
发明人:陈建超;吴敬鑫;安小广;赵春富
第一发明人:陈建超
当前权利人:燕山大学
代理人:代理机构:代理机构编号:优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计