Ниже приведены основные моменты и ключевые этапы сборки микроскопа с нано - сканирующим зондом:

Создание базовой структуры

1. Установка системы виброизоляции: используйте в качестве основания воздушный пружинный виброизоляционный стол или губчатый резиновый амортизатор, откалибруйте погрешность 0,1 ° с помощью горизонтометра, чтобы обеспечить вибрационный шум окружающей среды ниже 1 мкм; При наличии активной системы виброизоляции соедините барометрические / гидравлические трубопроводы по инструкции.

2. Установка экранов: установка металлических экранов на виброизоляционных платформах, изоляция корпуса от основания и резервирование вентиляционных отверстий для предотвращения термического дрейфа. Некоторые модели должны синхронизировать установку активных виброизоляционных компонентов.

Станция для отбора образцов и система определения местоположения

1. Механическая установка: на стенде образца в основном используется трехмерная нанолокационная станция, при установке необходимо обеспечить строгую ортогональность оси движения и направления сканирования зонда; плоскость сканирующего стола проверяется с помощью лазерного интерферометра или оптического микроскопа, а угол наклона должен быть меньше 0,05°.

2. Фиксирование образца: фиксация образца с помощью двухстороннего клея, вакуумной адсорбции или магнитной базы для обеспечения того, чтобы поверхность была параллельна сканирующей станции; Проводящие образцы требуют электрического контакта с медной фольгой или серебряным клеем, чтобы избежать накопления заряда.

Зонд и консольная система

1. Сборка стойки зонда: соединить основание регулируемого угла тангажа рамы зонда с консольным зажимом, удерживая фиксированный зонд вакуумной адсорбцией или электростатическим зажимом для предотвращения механической деформации; Длинная ось регулируемой консоли параллельна оси X стенда для образцов, и отклонение контролируется в пределах ±0,5 °.

2. Настройка интервала: Сначала используйте оптический микроскоп, чтобы предварительно настроить зазор между консолью и образцом до 10 - 50 мкм, а затем переключитесь на режим интерферометра, используя лазерный отраженный сигнал для мониторинга прогиба консоли, постепенно уменьшайте зазор до субнанометрового уровня.

Отладка оптической системы обнаружения

1. Лазерное выравнивание: полупроводниковый лазер, связанный волоконно - оптическим волокном, вертикально облучает заднюю часть консоли за спектроскопом, диаметр пятна около 50 мкм; Четырехквадрантный фотодетектор должен быть коаксиальным с консольным отражающим светом и регулировать фокусное расстояние линзы, чтобы фокусировать пятно в центре детектора.

2. Оптимизация чувствительности: отрегулируйте позолоченное покрытие в области отражения консоли для увеличения отражательной способности (> 70%), и тонкая настройка усиления детектора гарантирует, что крошечное смещение консоли (< 1 нм) может генерировать разрешаемые сигналы напряжения.

Электронная система управления

1. Сигнальное соединение: выходной сигнал QPD подключается к низкошумному усилителю тока (с усилением 10⁴-10⁵V / A), частота отсечения фильтра установлена на уровне 10 кГц для подавления высокочастотного шума; Сигнал пьезоэлектрического керамического привода оси Z генерируется PID - контроллером и должен регулировать полосу пропускания обратной связи в соответствии с частотой консольного резонанса (10 - 500 кГц).

2. Сбор данных: карта сбора данных (16 - битное разрешение) должна быть синхронизирована со сканирующим триггерным сигналом, частота отбора проб должна быть не менее чем в 5 раз выше резонансной частоты; Конец программного обеспечения калибрует дрейф нулевой точки, устанавливает область сканирования (например, 50 × 50 мкм²) и время пребывания пикселей (1 - 100 мс / pixel).

Проверка калибровки

После завершения сборки требуется шумовое тестирование, проверка режима изображения (контактный / постуклый режим) и нелинейная коррекция (например, графеновый образец) для обеспечения соответствия характеристик прибора стандарту.

Подводя итог вышесказанному, сборка нано - сканирующего зондового микроскопа требует интеграции различных технологий, таких как прецизионная механическая настройка, оптическое выравнивание, электронное управление и защита окружающей среды, и каждый шаг должен строго соответствовать спецификациям для обеспечения высокого разрешения прибора.