[發明專利]可實現三維原子探針微尖陣列樣品轉動的旋轉樣品臺裝置

有效

• 申請號: 202110190572.0
• 申請日: 2021-02-18
• 公開（公告）號: CN113063967B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發明（設計）人: 李慧;張孟超;寇春合;劉文慶;梁雪
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01Q30/20
• 分類號: G01Q30/20
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發明公開了一種可放置三維原子探針微尖陣列樣品的旋轉樣品臺，由于三維原子探針激光模式光路設計的問題，不能同時大批量分析微尖陣列樣品，需要設計一種可以自由旋轉的樣品臺，提高實驗效率。本旋轉樣品臺主要包括固定裝置，齒條，齒輪，以及轉動軸。三維原子探針微尖陣列臺上有四排針尖陣列，在分析時由于針尖互相遮擋激光的問題，四排陣列上的納米針尖無法同批次完成分析，兩排分析完后需轉動180°后方可分析另兩排。本設備通過齒輪與齒條的傳動，進而帶動轉動軸，可實現微尖陣列樣品的轉動，在不需要將其取出儀器的前提下實現轉動，大大提高測試效率。

技術領域

本發明為一種測試三維原子探針微尖陣列樣品所用的旋轉樣品臺，方便測試三維原子探針微尖陣列樣品，屬于三維原子探針測試時所用的配件。

背景技術

三維原子探針設備由飛行時間質譜儀、位置敏感探頭和控制場蒸發系統等部件組成。曲率半徑小于100nm的針尖樣品表面的原子在強電場作用下離子化，場蒸發離開樣品表面，飛行至位置敏感探頭，記錄飛行時間可實現對離子種類的逐一識別，從而獲得各種元素在材料納米空間內的三維分布情況，且能夠實現近原子尺度的空間分辨率，是研究材料中納米偏聚、析出等問題最有力的設備。三維原子探針樣品的制備方式主要有兩種：一種為電解拋光；另一種為聚焦離子束FIB切割。使用電解拋光要求材料能夠被酸液腐蝕，以制備出針尖樣品，針尖位置隨機。如需分析特殊的感興趣區，只能用FIB切割制樣。FIB切割后的針尖樣品通常放置在微尖陣列臺上。微尖陣列臺上有兩組共四排位置，兩組對向排列。每組兩排可放置11個針尖樣品，一排5個針尖樣品，一排6個針尖樣品，位置相互錯開。但由于微尖陣列對激光遮擋的問題，在測試完一組的樣品時，必須轉動針尖樣品臺，以使另一組的納米針尖樣品能夠被激光照射到進行測試。但傳統的微尖陣列樣品臺在儀器中無法實現這一操作，必須將樣品取出儀器，在儀器外進行這一操作。而樣品取出儀器后，再放進儀器進行測試需要預抽6個小時的真空，以及進行降溫等操作，用時較長，對于樣品的連續測試極其不方便，并且升溫降溫過程可能會對樣品顯微組織有所影響。所以需要一種能夠實現微尖陣列樣品臺轉動的裝置，且此操作能夠在三維原子探針儀器內進行操作，可提高測試效率，降低不必要的測試數據干擾，這成為亟待解決的技術問題。

發明內容

為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種可實現三維原子探針微尖陣列樣品轉動的旋轉樣品臺裝置，通過齒輪與齒條的傳動，進而帶動轉動軸，可實現微尖陣列樣品的轉動，可在三維原子探針儀器中使納米針尖陣列實現180°或其他所需角度的轉動，本發明在不需要將其取出儀器的前提下實現轉動，大大提高測試效率。

為達到上述發明創造目的，本發明采用如下技術方案：

一種可實現三維原子探針微尖陣列樣品轉動的旋轉樣品臺裝置，包括固定裝置、齒輪齒條傳動裝置，所述固定裝置為中空箱體式結構的裝置，將固定裝置設置在三維原子探針儀器的樣品臺上，在中空箱體式結構的裝置的上側設置限位孔，齒輪齒條傳動裝置由齒輪和齒條進行嚙合連接組裝，以齒輪為從動部件，以齒條為主動部件形成齒輪齒條傳動機構，齒條從固定裝置前側或后側穿過并水平設置和水平移動，齒條配有限位裝置，防止齒條在傳動過程中發生脫落；

與齒輪一體固定連接的轉動軸上部從固定裝置的上側限位孔穿過，使轉動軸頂端高出固定裝置上表面，并使轉動軸頂端表面形成旋轉樣品臺，放置三維原子探針微尖陣列樣品；轉動軸下部設置在固定裝置的箱體內，使轉動軸下部與箱體底部轉動連接；

設置所述齒輪在水平面內轉動，從而帶動轉動軸水平轉動；將所述旋轉樣品臺裝置整體放進三維原子探針儀器中，將三維原子探針微尖陣列樣品放置在轉動軸頂端表面上，當測完三維原子探針微尖陣列上的一組樣品后，在測試另一組樣品時不需要將三維原子探針微尖陣列樣品從三維原子探針儀器中取出，只需用三維原子探針儀器內的樣品桿推動齒條即可帶動齒輪轉動，繼而帶動轉動軸以及轉動軸上的微尖陣列樣品轉動，待轉動到所需角度位置后，即可繼續進行測試。

優選地，齒條長度為14～15mm，寬度為4～8mm，模數為1mm。