專利名稱:基于脈沖管制冷技術(shù)的低溫掃描探針顯微鏡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型低溫掃描探針顯微鏡(SPM)系統(tǒng)。通過結(jié)合脈沖管制冷技 術(shù)，使得系統(tǒng)在無需使用液氦制冷劑的情況下可達(dá)到低于4K溫區(qū)，并且在低溫保持時間方 面比傳統(tǒng)的液氦制冷方式有明顯優(yōu)勢。
背景技術(shù)
掃描探針顯微鏡是目前應(yīng)用最廣泛的、在納米尺度上研究各種物理化學(xué)現(xiàn)象和效 應(yīng)的強有力的工具。為了降低電子噪聲、實現(xiàn)原子/分子操縱以及分辨精細(xì)能級的分裂，掃 描探針顯微鏡系統(tǒng)通常都是工作在液氦溫區(qū)或更低。傳統(tǒng)的制冷方式不僅低溫保持時間有 限，而且需要消耗大量昂貴的液氦制冷劑，使得系統(tǒng)的運行和維護成本極高。
脈沖管制冷技術(shù)是20世紀(jì)末飛速發(fā)展起來的一種新型循環(huán)制冷技術(shù)，它可以在 不使用液氦制冷劑的情況下最低達(dá)到接近IK的低溫，并且低溫保持時間幾乎不受限制。與 其他制冷機技術(shù)相比，脈沖管制冷機沒有低溫運動部件，因此振動更小、工作更可靠。但是， 制冷機內(nèi)運動氣流所產(chǎn)生的微米量級振動，限制了脈沖管制冷技術(shù)在振動敏感領(lǐng)域的應(yīng) 用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是公開一種基于脈沖管制冷技術(shù)的低溫掃描探針顯微鏡系統(tǒng)，使用 脈沖管制冷機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液氦低溫保持器，可大大降低系統(tǒng)的運行成本，簡化系統(tǒng)操作和 維護過程并使系統(tǒng)運行不再受限于低溫保持時間。同時，采用了兩級被動式減振和一級主 動式減振相結(jié)合的方式，實現(xiàn)有效的振動隔離，有效的解決了從脈沖管制冷機、脈沖管制冷 頭到掃描探針頭的振動。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是
一種基于脈沖管制冷技術(shù)的低溫掃描探針顯微鏡系統(tǒng)，包括制冷機、連接管、脈沖 管制冷頭、第一級制冷臺、第二級制冷臺、主真空腔、內(nèi)屏蔽銅罩、藍(lán)寶石窗口、SPM掃描頭、 外屏蔽銅罩、藍(lán)寶石引入電極、針尖一樣品結(jié)；制冷機固設(shè)在地面上的有橡皮墊或彈簧的減 振平臺上，且位于有吸聲材料的櫥柜內(nèi)或另外單獨的房間內(nèi)；脈沖管制冷頭經(jīng)支架固設(shè)在 天花板上，經(jīng)連接管與制冷機連通；主真空腔固設(shè)在地面上的減振平臺上，其上端與脈沖管 制冷頭連通；其特征在于，還包括波紋管、壓電陶瓷管、微弱振動傳感器、數(shù)字信號處理器、 彈簧和阻尼磁鐵
(a)脈沖管制冷頭與主真空腔之間用波紋管連接，實現(xiàn)第一級被動式減振；
(b)由壓電陶瓷管、微弱振動傳感器和數(shù)字信號處理器構(gòu)成第二級的主動式減 振；
(c)彈簧和阻尼磁鐵構(gòu)成了最后第三級被動式減振。
所述的低溫掃描探針顯微鏡系統(tǒng)，其所述(a)，脈沖管制冷頭下端外圍設(shè)有一連接 法蘭，一連接法蘭與波紋管上端固設(shè)，主真空腔的頂面設(shè)有另一連接法蘭，波紋管下端與另一連接法蘭固設(shè)；
脈沖管制冷頭下方的第一級制冷臺位于波紋管內(nèi)，第一級制冷臺與主真空腔內(nèi)的外屏蔽銅罩頂面固設(shè)；第一級制冷臺與第二級制冷臺相連通的管路伸入外屏蔽銅罩內(nèi)，管 路下端的第二級制冷臺固設(shè)于主真空腔的內(nèi)屏蔽銅罩頂面；
主真空腔的底面固定在地面上的減振平臺上。
所述的低溫掃描探針顯微鏡系統(tǒng)，其所述脈沖管制冷頭與制冷機連通的連接管管 路中，設(shè)有減振沙箱，減振沙箱位于連接管靠近脈沖管制冷頭一端；減振沙箱至制冷機的連 接管為柔性軟管，柔性軟管外周面覆有吸聲材料。
所述的低溫掃描探針顯微鏡系統(tǒng)，其所述(b)的第二級主動式減振，是在第二級 制冷臺與內(nèi)屏蔽銅罩頂面之間固設(shè)一壓電陶瓷管，壓電陶瓷管位于制冷通路上，其上端連 通冷媒出口，下端與內(nèi)屏蔽銅罩內(nèi)腔通連；
第二級制冷臺和內(nèi)屏蔽銅罩頂面周圓上均布有用多數(shù)個柔性銅辮，各柔性銅辮上 下端分別與第二級制冷臺、內(nèi)屏蔽銅罩頂面固設(shè)；
含有微弱振動傳感器、數(shù)字信號處理器的主動式減振部分電子線路監(jiān)控第二級制 冷臺的X、Y、Z方向上的振動信號，振動信號經(jīng)上位機電腦處理后，指令壓電陶瓷管產(chǎn)生與 第二級制冷臺振動幅度相同、相位相反的運動，以實現(xiàn)內(nèi)屏蔽銅罩與第二級制冷臺之間的 振動隔絕。
所述的低溫掃描探針顯微鏡系統(tǒng)，其所述主動式減振部分電子線路，包括X、Y、Z 振動傳感器、放大與信號調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號處理器、存儲器單元、通用異步收 發(fā)器、上位機電腦、復(fù)位及時鐘電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、高壓驅(qū)動電路；X、Y、Z振動傳感器將檢測 到的三個方向的振動信號，經(jīng)放大與信號調(diào)理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器處理后送至數(shù)字信號處理 器，數(shù)字信號處理器對振動信號進行數(shù)字濾波及頻率和相位分析后，再根據(jù)壓電陶瓷管的 伸縮特性計算出驅(qū)動信號，該驅(qū)動信號經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換和高壓驅(qū)動電路后，驅(qū)動壓電陶瓷管以 主動的、實時的方式消除振動；
存儲器單元，包括閃速存儲器、隨機讀寫存儲器、電可擦除只讀存儲器，用于存儲 數(shù)字信號處理器運行程序，存儲程序運行過程中所產(chǎn)生的中間變量及臨時數(shù)據(jù)，存儲系統(tǒng) 的設(shè)置參數(shù)和壓電陶瓷管的伸縮特性數(shù)據(jù)；
復(fù)位及時鐘電路提供數(shù)字信號處理器工作時所需要的時鐘信號，上電復(fù)位信號和 看門狗復(fù)位信號；數(shù)字信號處理器通過通用異步收發(fā)器與上位機電腦進行數(shù)據(jù)交換，以實 現(xiàn)友好的人機交互界面和數(shù)據(jù)共享。
所述的低溫掃描探針顯微鏡系統(tǒng)，其所述(C)，是在SPM掃描頭與內(nèi)屏蔽銅罩頂面 之間設(shè)置多數(shù)根彈簧，彈簧上端與內(nèi)屏蔽銅罩頂面內(nèi)側(cè)固設(shè)，下端與SPM掃描頭水平臺上 表面固設(shè)，且在水平臺上表面周圓均勻分布；
SPM掃描頭水平臺下表面中心垂直固設(shè)一主支柱，主支柱下部周緣水平設(shè)有多個 側(cè)柱，主支柱下端頭及多個側(cè)柱的外端頭都固設(shè)有阻尼磁鐵；
SPM掃描頭上所有電氣連接通過藍(lán)寶石引入電極再引出內(nèi)屏蔽銅罩。
所述的低溫掃描探針顯微鏡系統(tǒng)，其所述多數(shù)根彈簧為3 4根鈹銅絲繞成的彈 簧，懸掛于內(nèi)屏蔽銅罩內(nèi)；多個側(cè)柱至少為4根，呈十字排列；阻尼磁鐵為片狀釤鈷永磁體。
本發(fā)明的有益效果是，通過采用多級主動/被動減振措施，消除了從脈沖管制冷機、脈沖管制冷頭到掃描探針頭的振動，實現(xiàn)了用新型的脈沖管制冷機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液氦低 溫保持器，使得SPM系統(tǒng)運行成本大大降低，低溫保持時間不再受制于杜瓦瓶容積，對系統(tǒng) 的操作和維護更加簡單。本發(fā)明還可推廣到其他低溫低振動領(lǐng)域，對于節(jié)省寶貴的氦氣資 源有重大意義。


圖1是本發(fā)明的脈沖管制冷頭和波紋管連接示意圖；
圖2是本發(fā)明的主動式減振部分部 件連接示意圖；
圖3是本發(fā)明的主動式減振部分電子線路原理框圖；
圖4是本發(fā)明的主真空腔內(nèi)屏蔽銅罩內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明的系統(tǒng)安裝示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明針對脈沖管制冷機振動來源及其頻率特點，通過采用波紋管、壓電陶瓷管 和彈簧等多級主動/被動減振方式，使得脈沖管制冷技術(shù)可以應(yīng)用在掃描探針顯微鏡系統(tǒng) 上，從而大大降低了系統(tǒng)的運行成本，簡化系統(tǒng)操作和維護過程并使系統(tǒng)運行不再受限于 低溫保持時間。
為了實現(xiàn)有效的振動隔離，本發(fā)明采用了兩級被動式減振和一級主動式減振相結(jié) 合的方式。安裝于脈沖管制冷頭和系統(tǒng)主真空腔之間的波紋管是實現(xiàn)系統(tǒng)整體振動隔離的 第一級被動減振。
進一步的，脈沖管制冷頭應(yīng)安裝在牢固固定在天花板上的支架上；系統(tǒng)主真空腔 27則安裝在氣墊減振平臺上。
進一步的，脈沖管制冷頭部分和制冷機部分應(yīng)用吸聲材料與周圍隔離，防止振動 以聲波形式傳遞至主真空腔體。
進一步的，第二級制冷臺與內(nèi)屏蔽銅罩之間用柔性銅辮和壓電陶瓷管連接。柔性 銅辮實現(xiàn)從制冷臺到屏蔽銅罩之間的熱傳導(dǎo)；而壓電陶瓷管則用來以主動方式消除來自制 冷臺的低頻振動，其具體工作過程是三個微弱振動傳感器將X、Y、Z三個方向的振動情況 轉(zhuǎn)換成為電信號，經(jīng)信號調(diào)理和模數(shù)轉(zhuǎn)換后送至數(shù)字信號處理器(DSP)。DSP根據(jù)壓電陶瓷 管的伸縮和扭轉(zhuǎn)特性對振動信號進行運算處理后得到壓電陶瓷管驅(qū)動信號，該信號經(jīng)數(shù)模 轉(zhuǎn)換和高壓放大后用來驅(qū)動壓電陶瓷管產(chǎn)生與各方向振動幅度相等、相位相反的運動，從 而以主動減振方式消除了從制冷臺到內(nèi)屏蔽銅罩的振動。這一級主要用來消除低頻機械振 動。
進一步的，三根或四根銅鈹合金的彈簧安裝于內(nèi)屏蔽銅罩和SPM掃描頭之間，作 為第二級的被動減振。掃描頭底部安裝有磁鐵塊，實現(xiàn)對振動的磁阻尼。這一級主要用來 消除高頻機械振動。
參見圖5，圖中，脈沖管制冷頭1 ；制冷機連接管2 ；波紋管3 ；主真空腔連接法蘭4 ； 主真空腔27 ；減振沙箱28 ；吸聲材料包覆的柔性軟管29。
脈沖管制冷機通常由脈沖管制冷頭1和制冷機組成，兩者通過柔性軟管29相連 接。通常要達(dá)到IK 4K的低溫，需要兩級脈沖管制冷臺實現(xiàn)。對于脈沖管制冷機，振動的主要來源包括制冷機內(nèi)電動機運動產(chǎn)生的振動、脈沖管制冷頭內(nèi)部氣體運動產(chǎn)生的低頻 振動以及這些振動所產(chǎn)生的聲波。針對以上所列振動來源及特點，采取如下措施實現(xiàn)振動 的隔絕和消除
在整體安裝方面制冷機應(yīng)當(dāng)安裝在有橡皮墊或者彈簧的減振平臺上，以減弱振 動通過地面?zhèn)鞑?；且制冷機應(yīng)當(dāng)安裝在有吸聲材料的櫥柜內(nèi)或安裝在另外一件單獨的房間 內(nèi)，以隔絕電機振動通過聲音傳到系統(tǒng)主真空腔27。連接脈沖管制冷 頭1和制冷機的柔性 軟管29，在柔性軟管29與脈沖管制冷頭連接管2之間設(shè)有沙箱28，通過沙箱28以消除來 自制冷機的振動，且柔性軟管29整體應(yīng)由吸聲材料包覆。對于脈沖管制冷頭1與系統(tǒng)主真 空腔27的連接，再參見圖1，圖1中，脈沖管制冷頭1 ；制冷機連接管2 ；波紋管3 ；主真空腔 連接法蘭4 ；第一級制冷臺5 ；第二級制冷臺6。脈沖管制冷頭1通過波紋管3與主真空腔 連接法蘭4連接到主真空腔27上，且主真空腔27安裝在地面上的減振平臺上，而脈沖管制 冷頭1則安裝在牢固固定在天花板上的支架上。這種整體的安裝方式可以有效隔絕振動通 過地面、空氣以及與脈沖管制冷頭1連接處傳至系統(tǒng)主真空腔27。
脈沖管制冷機在工作過程中會產(chǎn)生頻率約為IHz的低頻振動。一般的被動式減振 裝置如彈簧、波紋管等，對該頻率范圍低頻振動的衰減效果十分不理想。本發(fā)明針對這一問 題，采用了以壓電陶瓷管8和數(shù)字信號處理器14為核心的主動式振動消除裝置。該部分的 安裝布局參見圖1、圖2、圖4，圖2中，第二級制冷臺6 ；柔性銅辮7 ；壓電陶瓷管(Piezo)S ； 內(nèi)屏蔽銅罩9 ；藍(lán)寶石窗口 10 ；圖4中，內(nèi)屏蔽銅罩9 ；藍(lán)寶石窗口 10 ；鈹銅彈簧21 ；SPM掃 描頭22 ；外屏蔽銅罩23 ；藍(lán)寶石引入電極24 ；阻尼磁鐵25 ；針尖-樣品結(jié)26。在第二級制 冷臺6與內(nèi)屏蔽銅罩9之間安裝壓電陶瓷管8，用以產(chǎn)生與第二級制冷臺6振動幅度相同、 相位相反的運動，從而實現(xiàn)內(nèi)屏蔽銅罩9及安裝于其內(nèi)部的SPM掃描頭22與第二級制冷 臺6之間的振動隔絕。主動式減振部分電子線路原理框圖參見圖3，圖中，X、Y、Z振動傳感 器11 ；放大與信號調(diào)理電路12 ；模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D) 13 ；數(shù)字信號處理器(DSP) 14 ；存儲器單 元15 ；通用異步收發(fā)器(UART) 16 ；上位機電腦(PC) 17 ；復(fù)位及時鐘電路18 ；數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/ A) 19;高壓驅(qū)動電路20;壓電陶瓷管(Piezo)8。X、Y、Z振動傳感器11-可以選用光柵振動 傳感器或共焦顯微振動傳感器-將檢測到的三個方向的振動信號，經(jīng)放大與信號調(diào)理電路 12和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D) 13處理后送至數(shù)字信號處理器(DSP) 14單元。(DSP) 14對振動信號 進行數(shù)字濾波及頻率和相位分析后，再根據(jù)壓電陶瓷管8的伸縮特性計算出驅(qū)動信號。該 驅(qū)動信號經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換19和高壓驅(qū)動電路20后，驅(qū)動壓電陶瓷管8以主動的、實時的方式消 除振動。存儲器單元15中，閃速存儲器(Flash Memory)用于存儲(DSP) 14運行程序；隨機 讀寫存儲器(RAM)用于存儲程序運行過程中所產(chǎn)生的中間變量及臨時數(shù)據(jù)；電可擦除只讀 存儲器(EEPROM)可以存儲系統(tǒng)的設(shè)置參數(shù)和壓電陶瓷管8的伸縮特性數(shù)據(jù)。復(fù)位及時鐘 電路18提供(DSP) 14工作時所需要的時鐘信號，上電復(fù)位信號和看門狗復(fù)位信號。(DSP) 14 可以通過通用異步收發(fā)器(UART) 16與上位機電腦17進行數(shù)據(jù)交換，可以實現(xiàn)友好的人機 交互界面和數(shù)據(jù)共享。
由于受(DSP) 14運算速度和高壓驅(qū)動電路20轉(zhuǎn)換速率的限制，主動式減振部分的 反饋帶寬有限，對于頻率較高或沖擊型振動無法及時響應(yīng)。因此，在內(nèi)屏蔽銅罩9內(nèi)部由鈹 銅彈簧21和阻尼磁鐵25組成另外一級被動式減振可以實現(xiàn)更加完全的振動隔絕。如圖4 所示SPM掃描頭22通過3 4根鈹銅絲繞成的彈簧21懸掛于內(nèi)屏蔽銅罩9內(nèi)，在SPM掃描頭22下端，安裝有若干片狀釤鈷永磁體25。鈹銅彈簧21對頻率較高的振動和沖擊型振 動有較好的隔絕效果；阻尼磁鐵25所產(chǎn)生的感生電流可以有效阻尼SPM掃描頭22與內(nèi)屏 蔽銅罩9之間相對運動。此外，SPM掃描頭22上所有電氣連接通過藍(lán)寶石引入電極24引 出內(nèi)屏蔽銅罩9 ；外屏蔽銅罩23通過第一級制冷臺5上的螺絲孔與第一級制冷臺5直接相 連接，參見圖1所示，第一、第二級制冷臺5、6上設(shè)有螺絲孔，外屏蔽銅罩23位于主真空腔 27內(nèi)。脈沖管制冷頭1通過波紋管3和連接法蘭4與主真空腔2 7相連接，以隔絕震動傳達(dá) 到主真空腔27。達(dá)到更好的與外界的熱隔絕效果；藍(lán)寶石窗口 10用于將激光光束引至針 尖-樣品結(jié)26。
權(quán)利要求
一種基于脈沖管制冷技術(shù)的低溫掃描探針顯微鏡系統(tǒng)，包括制冷機、連接管、脈沖管制冷頭、第一級制冷臺、第二級制冷臺、主真空腔、內(nèi)屏蔽銅罩、藍(lán)寶石窗口、SPM掃描頭、外屏蔽銅罩、藍(lán)寶石引入電極、針尖一樣品結(jié)；制冷機固設(shè)在地面上的有橡皮墊或彈簧的減振平臺上，且位于有吸聲材料的櫥柜內(nèi)或另外單獨的房間內(nèi)；脈沖管制冷頭經(jīng)支架固設(shè)在天花板上，經(jīng)連接管與制冷機連通；主真空腔固設(shè)在地面上的減振平臺上，其上端與脈沖管制冷頭連通；其特征在于，還包括波紋管、壓電陶瓷管、微弱振動傳感器、數(shù)字信號處理器、彈簧和阻尼磁鐵(a)脈沖管制冷頭與主真空腔之間用波紋管連接，實現(xiàn)第一級被動式減振；所述(a)，脈沖管制冷頭下端外圍設(shè)有一連接法蘭，一連接法蘭與波紋管上端固設(shè)，主真空腔的頂面設(shè)有另一連接法蘭，波紋管下端與另一連接法蘭固設(shè)；脈沖管制冷頭下方的第一級制冷臺位于波紋管內(nèi)，第一級制冷臺與主真空腔內(nèi)的外屏蔽銅罩頂面固設(shè)；第一級制冷臺與第二級制冷臺相連通的管路伸入外屏蔽銅罩內(nèi)，管路下端的第二級制冷臺固設(shè)于主真空腔的內(nèi)屏蔽銅罩頂面；主真空腔的底面固定在地面上的減振平臺上；(b)由壓電陶瓷管、微弱振動傳感器和數(shù)字信號處理器構(gòu)成第二級的主動式減振；所述(b)的第二級主動式減振，是在第二級制冷臺與內(nèi)屏蔽銅罩頂面之間固設(shè)一壓電陶瓷管，壓電陶瓷管位于制冷通路上，其上端連通冷媒出口，下端與內(nèi)屏蔽銅罩內(nèi)腔通連；第二級制冷臺和內(nèi)屏蔽銅罩頂面周圓上均布有用多數(shù)個柔性銅辮，各柔性銅辮上下端分別與第二級制冷臺、內(nèi)屏蔽銅罩頂面固設(shè)；含有微弱振動傳感器、數(shù)字信號處理器的主動式減振部分電子線路監(jiān)控第二級制冷臺的X、Y、Z方向上的振動信號，振動信號經(jīng)上位機電腦處理后，指令壓電陶瓷管產(chǎn)生與第二級制冷臺振動幅度相同、相位相反的運動，以實現(xiàn)內(nèi)屏蔽銅罩與第二級制冷臺之間的振動隔絕；(c)彈簧和阻尼磁鐵構(gòu)成了最后第三級被動式減振；所述(c)，是在SPM掃描頭與內(nèi)屏蔽銅罩頂面之間設(shè)置多數(shù)根彈簧，彈簧上端與內(nèi)屏蔽銅罩頂面內(nèi)側(cè)固設(shè)，下端與SPM掃描頭水平臺上表面固設(shè)，且在水平臺上表面周圓均勻分布；SPM掃描頭水平臺下表面中心垂直固設(shè)一主支柱，主支柱下部周緣水平設(shè)有多個側(cè)柱，主支柱下端頭及多個側(cè)柱的外端頭都固設(shè)有阻尼磁鐵；SPM掃描頭上所有電氣連接通過藍(lán)寶石引入電極再引出內(nèi)屏蔽銅罩；所述多數(shù)根彈簧為3～4根鈹銅絲繞成的彈簧，懸掛于內(nèi)屏蔽銅罩內(nèi)；多個側(cè)柱至少為4根，呈十字排列；阻尼磁鐵為片狀釤鈷永磁體。
2.如權(quán)利要求
1所述的低溫掃描探針顯微鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述脈沖管制冷頭與制冷機連通的連接管管路中，設(shè)有減振沙箱，減振沙箱位于連接 管靠近脈沖管制冷頭一端；減振沙箱至制冷機的連接管為柔性軟管，柔性軟管外周面覆有 吸聲材料。
3.如權(quán)利要求
1所述的低溫掃描探針顯微鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述主動式減振部分 電子線路，包括X、Y、Z振動傳感器、放大與信號調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號處理器、 存儲器單元、通用異步收發(fā)器、上位機電腦、復(fù)位及時鐘電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、高壓驅(qū)動電路； X、Y、Z振動傳感器將檢測到的三個方向的振動信號，經(jīng)放大與信號調(diào)理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器處理后送至數(shù)字信號處理器，數(shù)字信號處理器對振動信號進行數(shù)字濾波及頻率和相位分析 后，再根據(jù)壓電陶瓷管的伸縮特性計算出驅(qū)動信號，該驅(qū)動信號經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換和高壓驅(qū)動電 路后，驅(qū)動壓電陶瓷管以主動的、實時的方式消除振動；存儲器單元，包括閃速存儲器、隨機讀寫存儲器、電可擦除只讀存儲器，用于存儲數(shù)字 信號處理器運行程序，存儲程序運行過程中所產(chǎn)生的中間變量及臨時數(shù)據(jù)，存儲系統(tǒng)的設(shè) 置 參數(shù)和壓電陶瓷管的伸縮特性數(shù)據(jù)；復(fù)位及時鐘電路提供數(shù)字信號處理器工作時所需要的時鐘信號，上電復(fù)位信號和看門 狗復(fù)位信號；數(shù)字信號處理器通過通用異步收發(fā)器與上位機電腦進行數(shù)據(jù)交換，以實現(xiàn)友 好的人機交互界面和數(shù)據(jù)共享。
專利摘要
本發(fā)明一種基于脈沖管制冷技術(shù)的低溫掃描探針顯微鏡系統(tǒng)，針對振動來源和特性，采用了包括波紋管、壓電陶瓷管和彈簧在內(nèi)的多級主動/被動式減振裝置。波紋管用于連接系統(tǒng)主腔和脈沖管制冷頭，實現(xiàn)系統(tǒng)整體的振動隔絕。針對脈沖管制冷機特有的低頻振動，以壓電陶瓷管和數(shù)字信號處理器為核心的主動式減振裝置。鈹銅彈簧和阻尼磁鐵組成的又一級被動式減振裝置進一步對振動隔絕。本發(fā)明消除了從脈沖管制冷機、脈沖管制冷頭到掃描探針頭的振動，可用于其他要求低溫的振動敏感場合，節(jié)省大量液氦制冷劑，簡化設(shè)備操作和維護并顯著延長低溫保持時間。
文檔編號G01Q60/00GKCN101294889 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請?zhí)朇N 200810114537
公開日2011年2月2日 申請日期2008年6月6日
發(fā)明者郇慶, 高鴻鈞 申請人:中國科學(xué)院物理研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan