[發明專利]一種具有可控范圍77K至400K溫度的可控溫度樣品臺

無效

• 申請號: 200910092237.6
• 申請日: 2009-09-08
• 公開（公告）號: CN101665236A
• 公開（公告）日: 2010-03-10
• 發明（設計）人: 崔益民;王榮明
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B82B3/00
• 分類號: B82B3/00;G05D23/20
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所
• 代理人: 周長琪

技術領域

本發明涉及一種樣品臺，更特別地說，是指一種適用于電子束-離子束微納米加 工系統的可控溫度樣品臺。該可控溫度樣品臺由溫控樣品臺和液氮冷卻組件構成，液 氮冷卻組件為溫控樣品臺提供冷卻介質。

背景技術

隨著生產力水平的不斷提高，能源問題成為人類面臨的主要挑戰，產品的微型化 是解決能源危機的手段之一，因此納米科技成為目前國際上的研究熱點。納米科技是 一個前沿基礎學科和高技術融為一體的完整體系，它包括納米制造技術、納米測量學、 納米體系物理學、納米化學、納米生物學、納米材料學、納米電子學和納米摩擦學等 分支學科，其中，對于涉及納米材料和納米器件的納米制造技術而言，表征和測量是 必不可少的一環，而在測量方面，原位變溫測量是當前納米科學研究核心之一。如圖 1所示，公開了一種常規的電子束-離子束微納米加工系統，該系統包括有真空系統、 離子槍、電子槍、測溫控制電路和掃描電鏡樣品臺。待測樣品置于掃描電鏡樣品臺上， 真空系統為真空室提供真空度，離子槍出射的離子束作用到待測樣品上，電子槍出射 的電子束作用到待測樣品上，測溫控制電路為加工待測樣品提供溫度的調節。盡管國 內外有很多適合于掃描電鏡的變溫樣品臺，其中有的僅能升溫，有的生物掃描電鏡的 樣品臺也僅能在200K以上，而適于雙束系統的大范圍變溫的樣品臺還鮮見報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種適用于電子束-離子束微納米加工系統的、具有可控范 圍77K至400K溫度的可控溫度樣品臺，該可控溫度樣品臺由溫控樣品臺1和液 氮冷卻組件6構成，液氮冷卻組件6為溫控樣品臺1提供冷卻介質；溫控樣品臺1 安裝在掃描電鏡樣品臺上，液氮冷卻組件6置于真空室外，在加工過程中，掃描電 鏡樣品臺不需要大范圍的傾斜或轉動，減化了進行微納料加工時的操作步驟。溫控樣 品臺1通過液氮和線圈加熱的共同作用，來實現待測樣品的溫度連續控制，可控溫 度范圍77K至400K，控溫精度0.1K。

所述的溫控樣品臺1由電加熱絲103、樣品臺本體和底座107構成，樣品臺本 體安裝在底座107上，電加熱絲103纏繞在樣品臺本體的凹槽中。樣品臺本體上設 有水平加工面108、斜加工面101、空腔106、凹槽、A連接頭104、B連接頭105 和盲孔102；盲孔102內放置有用于采集待測樣品在加工時的實際溫度T₁的溫度傳 感器4；A連接頭104與液氮冷卻組件6的液氮輸出管61連通；B連接頭105與 液氮流量調節組件的A三通接頭71的c端連通；空腔106用于儲存液氮，能夠起 到快速降低樣品臺本體的溫度。

所述的液氮冷卻組件6包括有液氮、液氮瓶68、液氮輸出管61、液氮添加管 63、壓力表66、以及紫銅棒67上纏繞電加熱線65構成的加溫件，液氮罐裝在液 氮瓶68內，液氮瓶68的瓶頸處安裝有密封塞681，液氮瓶68的瓶口上安裝有法 蘭682，密封塞681和法蘭682上分別設有多個通孔，這些通孔分別用于液氮輸出 管61、液氮添加管63、連接壓力表66的管道和紫銅棒67通過；加溫件中的電加 熱線65與測溫控制電路5連接；壓力表66用于測量液氮瓶68內的液氮在加溫件 提供的加熱條件下升溫后產生的壓力。

本發明的一種具有可控范圍77K至400K溫度的可控溫度樣品臺的優點在于：

(1)由于溫控樣品臺1上設有斜加工面101和水平加工面108的兩個加工面，并 通過底座107將溫控樣品臺1安裝在掃描電鏡樣品臺上，在進行納米材料和 納米器件的納米制造過程中，掃描電鏡樣品只需進行平移操作，無需調節角度， 掃描電鏡樣品臺更加穩定，成像更加清晰，對中精度高。

(2)通過設置在真空室外部的液氮冷卻組件6為溫控樣品臺1提供連續變溫、也 可恒定溫度的冷卻介質，以及動態響應溫度變化速度快的特點，使得本發明設 計的電子束-離子束微納米加工系統特別適合原位變溫物性測量。

(3)在原來的電子束-離子束微納米加工系統中通過增加溫控樣品臺1和液氮冷卻 組件6，能夠實現可控范圍77K至400K溫度變化的加工手段，其結構簡單、 價格低廉，測溫精度高，變溫范圍寬，適用離子束與原樣品臺傾斜的雙束系統。

附圖說明

圖1是電子束-離子束微納米加工系統的結構框圖。

圖2是本發明溫控樣品臺置于真空室的裝配圖。

圖2A是本發明溫控樣品臺的剖面視圖。

圖2B是本發明溫控樣品臺的外部結構圖。