Dưới đây là các điểm chính và các bước quan trọng để lắp ráp kính hiển vi thăm dò nano:
Xây dựng khung cơ sở
1. Cài đặt hệ thống cách ly rung: chọn bảng cách ly rung lò xo không khí hoặc miếng đệm cao su xốp làm cơ sở, sử dụng hiệu chuẩn mức để làm cho lỗi ≤0,1 °, đảm bảo tiếng ồn rung động môi trường thấp hơn mức 1 μm; Nếu được trang bị hệ thống cách ly rung động chủ động, hãy kết nối đường ống áp suất không khí/thủy lực theo hướng dẫn.
2. Che chắn bao gồm cài đặt: thêm kim loại che chắn bao gồm trên nền tảng cách ly rung, cơ thể bao gồm cách điện với cơ sở và để lại lỗ thông hơi để ngăn chặn sự trôi nhiệt độ; Một số loại máy cần cài đặt đồng bộ các linh kiện cách chấn động.
Bảng mẫu và hệ thống định vị
1. Cài đặt cơ khí: Bảng mẫu đa phần sử dụng bảng định vị nano ba chiều, khi lắp đặt cần đảm bảo trục chuyển động trực giao nghiêm ngặt với hướng quét của đầu dò; Kiểm tra độ phẳng của bàn quét bằng giao thoa kế laser hoặc kính hiển vi quang học, góc nghiêng phải nhỏ hơn 0,05 °.
2. Cố định mẫu: Cố định mẫu bằng keo hai mặt, hấp phụ chân không hoặc cơ sở từ tính để đảm bảo bề mặt song song với bàn quét; Các mẫu dẫn điện cần thiết lập tiếp xúc điện với lá đồng hoặc keo bạc để tránh tích tụ điện tích.
Đầu dò và hệ thống cantilever
1. Lắp ráp giá đỡ đầu dò: kết hợp cơ sở góc cao độ có thể điều chỉnh của giá đỡ đầu dò với khe cắm thẻ cantilever, sử dụng hấp phụ chân không hoặc kẹp tĩnh điện để giữ đầu dò cố định để ngăn ngừa biến dạng cơ học; Điều chỉnh trục dài Cantilever song song với trục X của bảng mẫu, độ lệch được kiểm soát trong ± 0,5 °.
2. Cài đặt khoảng cách: Điều chỉnh ban đầu khoảng cách giữa cantilever và mẫu bằng kính hiển vi quang học đến 10-50μm trước khi chuyển sang chế độ giao thoa kế, sử dụng tín hiệu phản xạ laser để giám sát độ lệch cantilever, dần dần thu hẹp khoảng cách đến cấp độ subnanomet.
Hệ thống kiểm tra quang học gỡ lỗi
1. Căn chỉnh laser: laser bán dẫn chiếu xạ theo chiều dọc vào mặt sau của cantilever sau khi ghép sợi quang với kính quang phổ, đường kính điểm khoảng 50 μm; Máy dò quang điện bốn góc phần tư cần đồng trục với ánh sáng phản xạ Cantilever, điều chỉnh tiêu cự thấu kính để tập trung ánh sáng vào trung tâm máy dò.
2. Tối ưu hóa độ nhạy: điều chỉnh lớp phủ mạ vàng của vùng phản xạ cantilever để cải thiện độ phản xạ (>70%), điều chỉnh độ lợi của máy dò để đảm bảo rằng sự dịch chuyển nhỏ của cantilever (<1 nm) có thể tạo ra tín hiệu điện áp phân biệt.
Hệ thống điều khiển điện tử
1. Kết nối tín hiệu: tín hiệu đầu ra QPD được truy cập vào bộ khuếch đại hiện tại tiếng ồn thấp (tăng 10⁴-10⁵ V/A), tần số cắt lọc được đặt thành 10 kHz để ức chế tiếng ồn tần số cao; Tín hiệu ổ đĩa gốm Piezo trục Z được tạo bởi bộ điều khiển PID và băng thông phản hồi cần được điều chỉnh theo tần số cộng hưởng Cantilever (10-500 kHz).
2. Thu thập dữ liệu: Thẻ thu thập dữ liệu (≥ độ phân giải 16 bit) cần được đồng bộ hóa với tín hiệu kích hoạt quét, tốc độ lấy mẫu ít nhất 5 lần tần số cộng hưởng; Phần mềm hiệu chỉnh Zero Drift, thiết lập vùng quét như 50 × 50 μm² và thời gian dừng pixel (1-100 ms/pixel).
Kiểm tra hiệu chuẩn
Sau khi hoàn thành lắp ráp, cần kiểm tra tiếng ồn, xác minh chế độ hình ảnh (chế độ tiếp xúc/chạm) và hiệu chỉnh phi tuyến tính (chẳng hạn như mẫu graphene), đảm bảo hiệu suất thiết bị đạt tiêu chuẩn.
Tóm lại, việc lắp ráp kính hiển vi đầu dò quét nano cần điều chỉnh cơ học chính xác tích hợp, căn chỉnh quang học, điều khiển điện tử và bảo vệ môi trường và nhiều công nghệ khác, mỗi bước cần tuân thủ nghiêm ngặt các thông số kỹ thuật để đảm bảo hiệu suất độ phân giải cao của thiết bị.