Aqui estão os pontos principais e passos-chave para a montagem de um microscópio de sonda de nanovarredura:

Estrutura básica

1. instalação do sistema de isolamento de vibração: escolha a mesa de isolamento de mola de ar ou almofada de amortiguação de borracha de esponja como base, com a calibração do horizontal para fazer o erro ≤ 0,1 °, para garantir que o ruído de vibração ambiental seja inferior a 1 μm; Se estiver equipado com um sistema de isolamento vibratório ativo, conecte a tubulação de pressão/hidráulica de acordo com as instruções.

2. instalação de blindagem: instalação de blindagem metálica na plataforma de isolamento vibratório, isolando o corpo da base e reservando a abertura de ventilação para evitar a deriva térmica; Alguns modelos exigem a instalação sincronizada de componentes de isolamento ativo.

Sistema de amostragem e posicionamento

1. instalação mecânica: a mesa de amostras é usada principalmente na mesa de posicionamento nanométrico tridimensional, a instalação precisa garantir que o eixo de movimento e a direção de varredura da sonda sejam estritamente ortogonais; Verifique o plano da mesa de varredura com um interferômetro a laser ou um microscópio óptico, com um ângulo de inclinação inferior a 0,05°.

Fixação da amostra: fixação da amostra através de cola dupla, adsorção a vácuo ou base magnética para garantir que a superfície seja paralela à mesa de varredura; As amostras condutoras precisam de folha de cobre ou cola de prata para estabelecer contato elétrico para evitar a acumulação de cargas elétricas.

Sondas e sistemas de braço

1. Montagem do suporte da sonda: combinar a base de ângulo inclinável ajustável do suporte da sonda com a ranura do braço, usando a adsorção de vácuo ou a fixação eletrostática da sonda para evitar deformações mecânicas; Ajuste o eixo do braço em paralelo ao eixo X da mesa de amostragem, com desvio controlado dentro de ± 0,5 °.

2. ajuste de distância: primeiro com o microscópio óptico para ajustar inicialmente a distância entre o braço e a amostra para 10-50 μm, em seguida, mude para o modo interferômetro, usando o sinal de reflexão do laser para monitorar a flexão do braço, reduzindo gradualmente a distância para o nível sub-nanométrico.

Depuração do sistema de inspeção óptica

Alinhamento a laser: o laser semicondutor é acoplado à parte traseira do braço de irradiação vertical por meio da fibra óptica, com um diâmetro de cerca de 50 μm da mancha óptica; O detector fotoeletrônico de quatro quadrantes deve ser coaxial com a luz refletida do braço e ajustar a distância focal da lente para que a mancha se concentre no centro do detector.

Otimização da sensibilidade: Ajuste o revestimento dourado da área de reflexão do braço para aumentar a refletidão (> 70%), e ajuste fino do ganho do detector garante que um pequeno deslocamento do braço (< 1 nm) produza um sinal de tensão distinto.

Sistema de controle eletrônico

Conexão de sinal: sinal de saída QPD acessa o amplificador de corrente de baixo ruído (ganho 104-105 V / A), a frequência de corte do filtro é definida para 10 kHz para suprimir o ruído de alta frequência; O sinal de acionamento piezocerâmico do eixo Z é gerado pelo controlador PID e a largura de banda de feedback deve ser ajustada de acordo com a frequência de ressonância do braço (10-500 kHz).

Captura de dados: o cartão de captação de dados (≥ resolução de 16 bits) deve ser sincronizado com o sinal de acionamento de varredura, com uma taxa de amostragem de pelo menos 5 vezes a frequência de ressonância; O software calibra a deriva zero, definindo a área de varredura (por exemplo, 50 x 50 μm²) e o tempo de residência do pixel (1-100 ms/pixel).

Verificação da calibração

Após a montagem, é necessário realizar testes de ruído, verificação de padrões de imagem (modo de toque/toque) e correção não linear (por exemplo, amostragem de grafeno) para garantir o desempenho do instrumento.

Em resumo, a montagem do microscópio de sonda de nanovarredura requer a integração de técnicas multifacetadas como ajuste mecânico de precisão, alinhamento óptico, controle eletrônico e proteção ambiental, e cada passo precisa seguir estritamente as especificações para garantir o desempenho de alta resolução do instrumento.