УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ В ДЕФОРМИРОВАННЫХ СОСТОЯНИЯХ МЕТОДОМ АТОМНО-СИЛОВОГО МИКРОСКОПА Российский патент 2014 года по МПК G01Q30/20 

Описание патента на изобретение RU2521267C1

Изобретение относится к исследованиям материалов с помощью атомно-силового микроскопа и может использоваться при исследовании различных материалов в деформированных состояниях.

Уровень техники

Известно техническое решение (1. Takashi Nishino, Akiko Nozawa, Masaru Kotera, and Katsuhiko Nakamae. In situ observation of surface deformation of polymer films by atomic force microscopy // Rev. Scientific instruments 71(5), (2000) стр.2094-2096), в котором приведено растягивающее устройство для проведения исследований материалов методом атомно-силовой микроскопии в деформированных состояниях. Устройство выполнено в виде отдельного растяжного блока, с одним подвижным захватом, движение которого обеспечивает растяжение исследуемого образца, на который сверху вручную подводится сканер микроскопа и проводится сканирование. Недостатком данного устройства является то, что деформация образца производится с помощью движения только одного захвата, что приводит к смещению центра сканирования, которое корректируется с помощью сложной системы винтов, а также грубый ручной подвод зонда к исследуемому материалу.

Известно техническое решение (2. Атомно-силовая микроскопия деформаций полимерных пленок: Дипломная работа студента МГУ физического факультета каф. Физики полимеров и кристаллов Багрова Д.В., Москва, 2007, стр.17), в котором приведено устройство с растяжным механизмом для исследования материалов в деформированных состояниях. Устройство предполагает отдельный столик с растягивающим механизмом, снабженный двумя винтами для независимого перемещения в противоположные стороны, на который ставится сканирующая головка от атомно-силового микроскопа и производится сканирование образца. Недостатками данного устройства являются ручной подвод сканирующей головки к поверхности исследуемого материала, а также растяжение образца с помощью двух винтов, приводящее к потере центральной точки сканирования.

Наиболее близким является техническое решение (3. Bharat Bhushan, Prasad S. Mokashi, Tiejun Ma. A technique to measure Poisson's ratio of ultrathin polymeric films using atomic force microscopy // Rev. Scientific instruments 74(2), 1043-1047 (2003)), в котором приведено устройство с растяжным механизмом для исследования материалов в деформированных состояниях. Устройство представляет собой отдельный блок для растяжения материалов, в котором движение захватов в противоположные стороны осуществляются с помощью винта с левой и правой резьбой от мотора, обеспечивающее одновременное расхождение захватов. Недостатком данного устройства является ручной подвод сканирующей головки АСМ, приводящий к поломке сканирующих зондов (кантилеверов), а также боковое расположение винта относительно образца, что не позволяет растягивать более твердые (жесткие) материалы без скоса захватов, приводящего к неправильной деформации исследуемого материала.

Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства с растяжным механизмом для исследования материалов, которое можно встроить в атомно-силовой микроскоп на все время исследования образца.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в упрощении способа исследования полимерных материалов в деформированных состояниях методом атомно-силовой микроскопии и в сохранности сканирующих зондов.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: устройство для растяжения делается в виде отдельного блока с механизмом, двигающим зажимы с закрепленным образцом в противоположные стороны, на который сверху подводят зонд атомно-силового микроскопа и проводят сканирование.

Отличительные: устройство с растяжным механизмом делается в виде встроенного в атомно-силовой микроскоп механизма и тем самым подвод и отвод сканирующего зонда (кантилевера) происходит автоматически с помощью позиционера самого микроскопа.

Растяжение образца с помощью устройства в виде отдельного блока, на котором крепится исследуемый образец, всегда предполагает ручной режим подвода зонда к поверхности сканируемого образца. Разработка устройства, которое можно встроить в атомно-силовой микроскоп, посредством закрепления растяжного механизма в основание каретки держателя образца, позволяет использовать механизм подвода (позиционер) самого оборудования. Использование данного устройства с растяжным механизмом позволит ускорить процесс подвода зонда к образцу и сохранить кантилеверы в рабочем состоянии.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 приведено схематическое изображение предлагаемого устройства для исследования материалов в деформированных состояниях методом атомно-силового микроскопа.

На фиг.2 приведено изображение предлагаемого устройства для исследования материалов в деформированных состояниях, встроенного в атомно-силовой микроскоп.

Осуществление изобретения

Устройство для исследования материалов в деформированных состояниях методом атомно-силового микроскопа содержит общее металлическое основание 1 (фиг.1), закрепленное на каретке держателя образца атомно-силового микроскопа 2, на котором с двух сторон закреплены две параллельные направляющие 3, по которым, при вращении вручную ручки винта 4, с разделенной относительно поперечной оси левой 5 и правой резьбой 6, обеспечивающими одновременное расхождения и приближение, двигаются подвижные зажимы 7 с закрепленным исследуемым образцом 8. Для измерения относительного удлинения при растяжении с боковой стороны основания закреплена шкала 9 с делением 0,5 мм. Устройство должно быть выполнено из легких и прочных материалов, таких, например, как дюраль, с общим весом не более 300 г (Проведение измерений. АСМ и СТМ измерения, спектроскопия, многопроходные методы, литография // Руководство пользователя. Зондовая нанолаборатория Интегро. НТ-МДТ, 2007 г., стр.3-40). Длина, ширина и высота (от основания до поверхности сканируемого образца) устройства не должны превышать 100 мм, 50 мм и 20 мм соответственно.

Исследование материалов в деформированных состояниях с помощью данного устройства осуществляется следующим образом. Образец исследуемого материала 9 закрепляется в зажимах 7, и устройство устанавливается в позиционер атомно-силового микроскопа с помощью специальных крепежей атомно-силового микроскопа (фиг.2). После проведения предварительных стандартных процедур (запуск программы управления, включение прибора, установка зондового датчика, настройка системы регистрации отклонении кантилевера, установка образца, установка измерительной головки, подвод образца к зонду на расстояние 0.5-1 мм) автоматически (с компьютера, без ручного вращения специальных ручек исследователем) проводится подвод образца 8 на рабочее расстояние и проводится сканирование. Затем образец автоматически отводится от зонда на безопасное для зонда расстояние (0,5-1 мм) и с помощью закручивания винта 4 производится растягивание образца на определенную длину, из которого определяется относительное удлинение и степень деформации образца. Удлинение фиксируется с помощью шкалы 9. Затем повторно делается подвод и сканирование образца. Такой цикл можно повторять несколько раз, в результате получается серия кадров одного участка материала в различных степенях деформации.

Похожие патенты RU2521267C1

название год авторы номер документа
МИКРОМАНИПУЛЯТОР ДЛЯ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ЗОНДА 1992
  • Дуров Александр Викторович
  • Прядкин Сергей Леонидович
RU2056666C1
СКАНИРУЮЩИЙ ЗОНДОВЫЙ МИКРОСКОП, СОВМЕЩЕННЫЙ С УСТРОЙСТВОМ ИЗМЕРЕНИЯ МАССЫ И ДИССИПАТИВНЫХ СВОЙСТВ 2008
  • Быков Андрей Викторович
  • Шелаев Артем Викторович
RU2407021C2
Способ визуализации вируса гриппа 2017
  • Алимов Александр Викторович
  • Собенин Вячеслав Михайлович
  • Шишкина Екатерина Владимировна
  • Барыбин Александр Сергеевич
  • Рябухин Игорь Владимирович
  • Григорьева Юлия Витальевна
  • Мальчиков Игорь Александрович
RU2649763C1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ВНУТРИ ЯДЕРНЫХ И ТЕРМОЯДЕРНЫХ УСТАНОВОК 2000
  • Суворов А.Л.
  • Логинов Б.А.
  • Макеев О.Н.
RU2169954C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ РЕЛЬЕФА ПОВЕРХНОСТИ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ 2010
  • Гоголинский Кирилл Валерьевич
  • Решетов Владимир Николаевич
  • Мещеряков Вячеслав Викторович
  • Мелекесов Эдуард Владимирович
  • Усеинов Алексей Серверович
RU2442131C1
СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ БИОСОВМЕСТИМОСТИ СИНТЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ С БИОЛОГИЧЕСКИМИ ТКАНЯМИ 2007
  • Коновалова Ольга Анатольевна
  • Салахов Мякзюм Хамимулович
RU2381485C2
СКАНИРУЮЩИЙ ЗОНДОВЫЙ МИКРОСКОП С ЖИДКОСТНОЙ ЯЧЕЙКОЙ 2001
  • Быков В.А.
  • Самойленко А.Д.
  • Саунин С.А.
RU2210818C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ РЕЛЬЕФА ПОВЕРХНОСТИ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ 2012
  • Гоголинский Кирилл Валерьевич
  • Мещеряков Вячеслав Викторович
  • Решетов Владимир Николаевич
  • Мелекесов Эдуард Владимирович
  • Усеинов Алексей Серверович
RU2510009C1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИПОВЕРХНОСТНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СКАНИРУЮЩЕГО ЗОНДОВОГО МИКРОСКОПА 2000
  • Быков В.А.
  • Алексеев А.М.
  • Рябоконь В.Н.
  • Саунин С.А.
RU2193769C2
ЗОНД ДЛЯ АТОМНОГО СИЛОВОГО МИКРОСКОПА 2004
  • Хамфрис Эндрю Дэвид Лейвер
  • Хоббс Джейми Кейн
  • Майлз Мервин Джон
RU2356110C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 521 267 C1

Реферат патента 2014 года УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ В ДЕФОРМИРОВАННЫХ СОСТОЯНИЯХ МЕТОДОМ АТОМНО-СИЛОВОГО МИКРОСКОПА

Изобретение относится к исследованиям материалов с помощью атомно-силового микроскопа и может быть использовано при исследовании различных материалов в деформированных состояниях. Устройство представляет собой встроенный в микроскоп механизм, двигающий зажимы с закрепленным образцом в противоположные стороны и содержащий общее металлическое основание, закрепленное на каретке держателя образца микроскопа, на котором с двух сторон закреплены две параллельные направляющие, по которым, при вращении ручки винта, двигаются подвижные зажимы. Подвод и отвод сканирующего зонда происходит автоматически с помощью позиционера микроскопа. Технический результат - упрощение исследования материалов, обеспечение сохранности зондов. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 521 267 C1

Устройство для исследования материалов в деформированных состояниях методом атомно-силового микроскопа, представляющее собой механизм, двигающий зажимы с закрепленным образцом в противоположные стороны, на который сверху подводят зонд атомно-силового микроскопа, и содержащий общее металлическое основание, закрепленное на каретке держателя образца атомно-силового микроскопа, на котором с двух сторон закреплены две параллельные направляющие, по которым, при вращении ручки винта, с разделенной относительно поперечной оси левой и правой резьбой, обеспечивающими одновременное расхождения и приближение, двигаются подвижные зажимы, отличающееся тем, что устройство с растяжным механизмом делается в виде встроенного в атомно-силовой микроскоп механизма и тем самым подвод и отвод сканирующего зонда (кантилевера) происходит автоматически с помощью позиционера самого микроскопа.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2521267C1

УСТРОЙСТВО для ФОКУСИРОВКИ и ОТКЛОНЕНИЯ ПУЧКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦОС;'- 0
SU302984A1
JP 2000121515 A, 28.04.2000
JP 8233834 A, 13.09.1996
CN 202256050 U, 30.05.2012

RU 2 521 267 C1

Авторы

Шадринов Николай Викторович

Даты

2014-06-27Публикация

2012-11-08Подача