[發明專利]具有溫度開關的粒子光學設備

有效

• 申請號: 200710102334.X
• 申請日: 2007-04-30
• 公開（公告）號: CN101067993A
• 公開（公告）日: 2007-11-07
• 發明（設計）人: G·J·范德沃特;P·M·霍克斯
• 申請（專利權）人: FEI公司
• 主分類號: H01J37/20
• 分類號: H01J37/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 溫大鵬

技術領域

本發明涉及一種裝備有具有末端的樣品保持器的粒子光學設備，所述末端具體表現為具有附接到所述末端上的樣品、用于保持設備的冷源處于低溫的冷卻設施和用于通過將樣品保持器的末端熱連接至冷源而對樣品保持器的末端進行冷卻的熱連接裝置。

背景技術

這種粒子光學設備在美國專利文獻No.5,986,270中是已公知的。

這種粒子光學設備例如在制藥工業或在生物研究實驗室中被用于研究和/或改進樣品。這種設備本質上已公知為，例如TEM(透射電子顯微鏡)、STEM(掃描透射電子顯微鏡)、SEM(掃描電子顯微鏡)和FIB(聚焦離子束設備)。

正如本領域的技術人員已公知地，通常必須在冷卻的狀態下研究和/或改進這些樣品，以便例如使樣品受到的所不希望的損傷得到限制。由此采用冷卻至低溫溫度的方式，由此接近例如液氮或者甚至是液氦的溫度。

在已公知的設備中，這種情況是通過借助于蒸發液氮或液氦來冷卻所述冷源并且利用具有良好導熱性的連接裝置如辮狀銅線將樣品保持器的末端連接至冷源而實現的。

隨后，已得到冷卻的樣品可借助于操縱裝置被附接到樣品保持器上。樣品保持器將因此使該樣品達到所需溫度，并且保持該溫度，其后可對該樣品進行研究。一般而言，樣品保持器還可被可控地進行定位以使得可借助于樣品保持器確定可對樣品的哪一部位進行研究。

上述方法的缺點在于通常還需要利用相同的設備在室溫下對樣品進行研究和/或改進。盡管這可通過例如借助于除去蒸發的液體使冷源溫度等于室溫來實現，但是必須意識到，將冷源從例如液氦溫度加熱至室溫以及相反的過程是一種耗時的過程。這是因為在研究樣品的過程中所涉及的位置穩定性必須能夠穩定達到幾個納米或者甚至小于0.1納米，從而使得在研究期間，即便是樣品保持器的微小溫度改變或者溫度漂移都將導致產生更大的位移。

因此需要一種粒子光學設備，所述粒子光學設備能夠比當前的粒子光學設備更迅速地改變所述樣品保持器溫度并且保持所述樣品保持器溫度穩定。

發明內容

本發明旨在針對所述問題提供一種解決方案。

為此，根據本發明的粒子光學設備的特征在于，所述熱連接裝置包括熱控開關，所述熱控開關具有以不同的導熱性來區分的至少兩種不同狀態，結果使得從所述樣品保持器的所述末端到所述冷源的導熱性對于所述不同狀態而言是不同的，這在操作中導致所述樣品保持器的溫度對于所述熱控開關的所述不同狀態而言是不同的。

在根據本發明的所述粒子光學設備的實施例中，所述至少兩種狀態也可通過從所述樣品保持器的所述末端到所述設備約在室溫下的部分的不同導熱性來進行區分。

一般而言，所述樣品保持器的所述末端與所述設備處于室溫的部分之間有良好的熱隔離。這是因為在隔離不良的情況下，所述樣品保持器的所述末端的溫度將比所述冷源的溫度高出許多，且此外，例如更多液氮或液氦將不得不蒸發以保持所述冷源的溫度。此時在那種狀態下，由此所述樣品保持器的所述末端必須保持處于室溫，其被良好地熱連接至所述設備具有接近于室溫的溫度的部分，所述樣品保持器的所述末端將迅速達到接近室溫的溫度。應當注意的是，在本文中，句法“接近室溫的溫度”應解釋為包括由于水冷而在所述設備的部分中產生的溫度。這種設備通常裝備有水冷裝置，以便在所述設備中的特定元件尤其是用于粒子光學透鏡中的線圈中進行散熱。該冷卻水的溫度通常受到較好地控制，并且具有偏離室溫不多的溫度，以便例如防止發生冷凝。

在根據本發明的所述粒子光學設備的另一個實施例中，冷卻設施具體體現為使所述冷源保持處于低溫溫度。通過例如借助于辮狀銅線在低溫溫度下將所述冷源連接至外部冷卻裝置，所述冷源可保持在接近所述外部冷卻裝置溫度的一定溫度下。

在根據本發明的所述粒子光學設備的又一個實施例中，通過所述冷卻設施通過允許液體蒸發而保持所述冷源處于低溫溫度。

通過允許低沸點液體蒸發，可實現具有所述蒸發液體的溫度的外部冷卻。

應當注意的是所述蒸發可發生在大氣壓下，但是也可發生在顯著偏離大氣壓的壓力例如大大降低的壓力下。

在根據本發明的所述粒子光學設備的再一個實施例中，所述蒸發的液體是液氮或是液氦。通過允許例如液氮在保溫瓶(杜瓦容器)中蒸發，溫度大約達到77K，而當使用氦時，溫度達到4K。應當注意的是，在后一種情況中，所述氦通常位于杜瓦容器中，所述杜瓦容器被置于液氮中以便防止氦過快蒸發。

在根據本發明的所述粒子光學設備的另一個實施例中，所述熱控開關包括可以機械方式產生位移的元件。