[發明專利]一種具有原位測量效果的可拆除式獨立真空腔體

有效

• 申請號: 201410578813.9
• 申請日: 2014-10-25
• 公開（公告）號: CN104291017B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 孔帥;孫喆;崔勝濤;居賽龍;張國斌
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01N35/00
• 分類號: G01N35/00;G01N35/10;B65D81/20;B65D85/86
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司11251
• 代理人: 楊學明,顧煒

技術領域

本發明屬于真空系統腔體設計技術領域，具體涉及一種用于在超高真空條件下，轉移材料樣品的可拆除式獨立真空腔體。

背景技術

生長以及制備新型材料(諸如一些單晶、粉末、薄膜氧化物以及數量不斷增加的器件)已成為非常熱門的研究課題。開展新型材料的實驗研究具有重大科學意義以及廣闊應用前景，研究這些材料性質通常需要使用表征設備對該材料的性能進行測試。多數情況下，材料生長設備與表征儀器是兩套獨立的裝置，此時很難對材料制備情況進行準確的實時監測，同時生長和測量這些材料都需要在超高真空條件下進行。目前比較常用的方法是將這兩套裝置連接到一起，進行原位測量(原位測量指科學實驗中實時的測試分析)，但是這需要相對較大的實驗場地，同時又給合作研究帶來了諸多的不便。如何才能保證在超高真空的條件下，將生長出的薄膜成功轉移到測量系統中是亟待解決的問題。

基于這種情況，我們設計了一種可拆除式獨立真空腔體，用于保持超高真空條件轉移單晶或者薄膜等材料。這種可拆除式獨立真空腔體不僅設計制造成本低，而且能夠在較高的真空條件下轉移樣品，同時還具有給樣品輔助加熱(退火)的功能。該裝置能夠將不同課題組制備的樣品，轉移到具有測量儀器的實驗室，這樣可以整合不同實驗室的資源，進一步加寬加深實驗研究與合作。在我們這種開放型的國家同步輻射實驗室里，特別適合實驗用戶采用該裝置。由于表征材料的實驗儀器非常普遍，所以這種改進型的真空腔體有很大的應用空間。

因此，針對現有技術不足。一種改進的實驗裝置，特別是能夠保證超高真空條件轉移薄膜樣品的真空腔體替代原位測量已經顯得非常有必要。

發明內容

本發明要解決的技術問題為：克服現有技術不足，提供一種結構簡單、成本低廉、在超高真空條件轉移樣品的不銹鋼獨立腔體，實現類似于原位測量的效果。該腔體可以整合材料生長設備與測量儀器等資源，有效增加不同實驗室之間的合作機會。

本發明采用的技術方案為：一種具有原位測量效果的可拆除式獨立真空腔體，由主腔體、閥門、法蘭、觀察窗、離子規、樣品架、樣品加熱裝置、磁力桿、SAES吸附泵及其所在小腔體組成，樣品架用于放置樣品，樣品加熱裝置用于簡單加熱處理樣品，在主腔體頂部和底部，預留有足夠空間以便于樣品架上下自由移動時不會觸碰到主腔體內壁；對于磁力桿，要求上下可移動范圍要超過樣品架與加熱裝置之間的距離，同時還要求磁力桿能夠360度旋轉，這樣每一個樣品槽都能與法蘭對齊以方便傳入以及傳出樣品；SAES吸附泵所在小腔體與主腔體由閥門相連，該小腔體留有足夠的空間，以全面發揮吸附泵的功效，從而保持該可拆除式獨立真空腔體的主腔體達到10^-9mbar的真空度。

進一步的，主腔體上預留出一個觀察窗，方便觀察腔體內部情況，法蘭高度與觀察窗一致。

進一步的，主腔體上預留出一個離子規，方便實時觀測腔體內部真空度。

進一步的，樣品架上每隔120度就有一個樣品槽，一個樣品架同時可放置三個樣品托，樣品托上放置樣品，如有需要還可以再添加一個樣品架，此時最多同時可以放置六個樣品托。

進一步的，樣品加熱裝置上由鎢絲提供加熱，鎢絲兩端導線采用陶瓷墊片與金屬部分隔離，鎢絲四周采用四小塊金屬材料圍成一個密閉的小空間。

本發明與現有技術的優點在于：

本發明設計簡單、成本較低、功能強大。

本發明可以給樣品進行簡單的退火處理。

本發明實現了樣品生長設備與測試儀器的空間分離，給實驗研究與合作帶來了更多的可能性。

附圖說明

圖1是本發明一種具有原位測量效果的可拆除式獨立真空腔體的使用流程圖。

圖2A是本發明一種具有原位測量效果的可拆除式獨立真空腔體的主視圖。

圖2B是圖2A中獨立真空腔體沿aa方向的剖面圖。

圖2C是圖2A中獨立真空腔體沿bb方向的剖面圖。

圖2D是本發明一種具有原位測量效果的可拆除式獨立真空腔體的立體結構示意圖。

圖3A是樣品托以及放置樣品托的樣品架的裝配示意圖。

圖3B是樣品托及其加熱裝置的爆炸視圖。

圖3C是主腔體中調節樣品架高度的磁力桿的結構示意圖。

圖4A是SAES吸附泵所在腔體的結構示意圖。

圖4B是SAES吸附泵的結構示意圖。

具體實施方式