本发明涉及温度测量，特别是涉及一种基于原子力显微镜进行原位温度测量及标定的装置及方法。
背景技术：
1、原子力显微镜(afm)是扫描探针显微镜中的一种。afm由于不需要在探针与样品间形成导电回路，突破了样品导电性的限制，因此使其在科研应用领域更加广阔。afm在扫描图像时，针尖与样品表面轻轻接触，而针尖尖端原子与样品表面原子间存在微弱的相互作用力，会使悬臂产生微小变化。这种微小变化被检测出并用作反馈来保持力的恒定，就可以获得微悬臂对应于扫描各点的位置变化，从而获得样品表面形貌的图像。
2、测温技术不仅在加工生产还是设备维护方面都有着及其重要的意义，但是目前的接触式测温技术无法精确测量微纳米尺度点位的温度变化，且较难在不影响待测物体原温度场的情况下实现测量。控制afm探针与待测基底发生接触，为接触模式，基底与探针发生热量传递导致探针温度升高，从而导致探针产生热膨胀。同时由于探针与基底接触，热膨胀产生的反作用力会使的微悬臂梁产生轻微偏折，同时采用高精度激光位移传感器测量微悬臂梁的偏折程度，当传热达到稳态时，热膨胀停止，微悬臂梁不再发生骗折，即可得到基底温度与悬臂梁偏折程度的关系，偏折位移与测量温度一一对应则可完成该探针与任意材料基底的原位温度测量与标定。
3、专利cn109297606a本发明公开了一种红外热成像测温组件温度标定装置，采用该发明，在标定温度时不需要移动黑体的位置，仅需旋转转接盘即可，提高了标定的效率；转接盘上沿周向可固定多个测温组件，在一次升降温过程能够完成多个标定过程，也可提高标定的效率。专利cn1451957a公开一种基于双端温度标定的分布式光纤测温系统及方法，包括感温光纤、分布式光纤测温主机、温度标定系统和温度校正主机。该发明通过在光纤首端、末端进行温度标定，解决了光纤末端精度差的问题，延长了分布式光纤测温的覆盖长度。上述发明都无法实现微纳米尺度下的原位精确点位的温度测量及标定。
技术实现思路
1、本发明的目的为提供本发明公开一种基于原子力显微镜进行原位温度测量及标定的装置及方法，该种方法实现了利用原子力显微镜探针进行基底温度的原位精确点位的温度测量及标定。
2、本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
3、一种基于原子力显微镜进行原位温度测量和标定的装置，包括原子力显微镜、三维位移控制台和激光位移传感器；
4、其中，所述原子力显微镜设有微悬臂梁和探针，所述探针与所述微悬臂梁固定连接；带有微悬臂梁的原子力显微镜放置于三维位移控制台上，所述三维位移控制台用于控制微悬臂梁使探针与待测基底发生接触；
5、所述激光位移传感器设置于所述微悬臂梁上方用于测量所述测量微悬臂梁的偏折程度，记录待测基底温度，获取所述微悬臂梁的偏折程度与待测基底温度之间的对应关系。
6、进一步地，在测量微悬臂梁的偏折程度时，所述原子力显微镜采用接触模式。
7、进一步地，所述三维位移控制台，控制部分由压电陶瓷控制，调节精度范围为0至50纳米。
8、进一步地，所述原子力显微镜的尖端半径范围为5至30nm，探针倾角范围为5°至30°，材料为半导体。
9、进一步地，所述激光位移传感器的精度为纳米级。
10、进一步地，所述微悬臂梁的尺寸为微米级。
11、进一步地，所述微悬臂梁材料为半导体。
12、另一方面，本发明提供一种基于原子力显微镜进行原位温度测量和标定的方法，包括如下步骤：
13、步骤s1.将原子力显微镜固定在三维位移控制台上；
14、步骤s2.将基底加热至设定温度；
15、步骤s3.打开激光位移传感器，实时监测微悬臂梁某点的偏折位移；
16、步骤s4.调整三维位移控制台，使原子力显微镜与待测基底形成接触模式；
17、步骤s5.待测基底与探针发生热量传递导致探针温度升高，从而导致探针产生热膨胀，同时由于探针与待测基底接触，热膨胀产生的反作用力会使的微悬臂梁产生偏折；
18、步骤s6.当激光位移传感器监测的位移不在变化时，记录下该基底温度下对应微悬臂梁偏折位移大小；
19、步骤s7.重复执行步骤s1至s6，获取多组微悬臂梁偏折位移与基底温度对应关系；
20、步骤s8.将步骤s7得到的微悬臂梁偏折位移与基底温度对应关系绘制标定曲线，完成该探针与该种材料基底的温度测量的标定；
21、步骤s9.根据步骤s8得到的标定曲线，用于未知温度基底的温度测量。
22、进一步地，所述步骤s9包括如下步骤：
23、步骤s91.将原子力显微镜固定在三维位移控制台上；
24、步骤s92.将基底加热至未知温度；
25、步骤s93.打开激光位移传感器，实时监测微悬臂梁某点位的偏折位移；
26、步骤s94.调整三维位移控制台，使原子力显微镜与待测基底形成接触模式；
27、步骤s95.当激光位移传感器监测微悬臂梁偏折位移不再变化时，记录下该基底温度下对应偏折位移大小；
28、步骤s96.将测得的偏折位移量与步骤s8中标定曲线对比得到待测基底某点位的温度。
29、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
30、1.本发明控制afm探针接触模式，基底与探针发生热量传递导致探针温度升高，从而导致探针产生热膨胀。同时由于探针与基底接触，热膨胀产生的反作用力会使的微悬臂梁产生轻微偏折，同时采用高精度激光位移传感器测量微悬臂梁的偏折程度，即可得到基底温度与悬臂梁偏折程度的关系，偏折位移与测量温度一一对应则可完成该探针与任意材料基底的原位温度测量与标定，是一种高精度温度测量与标定技术；
31、2.本发明由于采用afm探针，所以可以实现微纳米尺度下某一点位的温度测量，且由于探针尖端尺寸很小，采用接触模式时，对于待测物体原温度场的几乎没有影响。
32、3.得益于高精度激光位移传感器，可以准确实时监测微悬臂梁的偏折情况，从而得到准确的偏折位移与稳态温度曲线。
33、4.本发明操作方便，设备简单，且标定之后即可用于同种材料基底的温度测量，极大地减少了工作量。
1.一种基于原子力显微镜进行原位温度测量和标定的装置，其特征在于：包括原子力显微镜、三维位移控制台和激光位移传感器；
2.根据权利要求1所述的一种基于原子力显微镜进行原位温度测量和标定的装置，其特征在于，在测量微悬臂梁的偏折程度时，所述原子力显微镜采用接触模式。
3.根据权利要求1所述的一种基于原子力显微镜进行原位温度测量和标定的装置，其特征在于，所述三维位移控制台，控制部分由压电陶瓷控制，调节精度范围为0至50纳米。
4.根据权利要求1所述的一种基于原子力显微镜进行原位温度测量和标定的装置，其特征在于，所述原子力显微镜的探针半径范围为5至30nm，探针倾角范围为5°至30°，材料为半导体。
5.根据权利要求1所述的一种基于原子力显微镜进行原位温度测量和标定的装置，其特征在于，所述激光位移传感器的精度为纳米级。
6.根据权利要求1所述的一种基于原子力显微镜进行原位温度测量和标定的装置，其特征在于，所述微悬臂梁的尺寸为微米级。
7.根据权利要求1所述的一种基于原子力显微镜进行原位温度测量和标定的装置，所述微悬臂梁材料为半导体。
8.根据权利要求1-7任一项所述的基于原子力显微镜进行原位温度测量和标定装置的方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种基于原子力显微镜进行原位温度测量和标定的方法，其特征在于，所述步骤s9包括如下步骤：
