[發明專利]一種用于真空腔的樣品位置保持裝置

在審

• 申請號: 202110219288.1
• 申請日: 2021-02-26
• 公開（公告）號: CN113030141A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 段紹峰;楊媛媛;黃超之;唐天威;張文濤
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N23/2204
• 分類號: G01N23/2204;G01N23/2273;G01B11/00
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本申請提供一種用于真空腔的樣品位置保持裝置，包括真空腔、連接桿、樣品臺、位移臺以及至少兩個相機，樣品臺位于連接桿的一端，連接桿的另一端與位移臺通過法蘭連接，真空腔被配置為至少具有部分可視法蘭窗口，相機位于真空腔外部，相機被配置為拍攝樣品臺的位置。本申請將雙目視覺系統與復合水平位移臺結合，實時修正樣品臺的位置，使得在測試過程中始終將樣品保持在旋轉中心位置，能夠應用在具有不同尺寸光斑的光源中，實現光電子能譜實驗中對樣品位置的高精度定位并可進行溫度連續變化的測量。

技術領域

本申請涉及實驗設備領域，尤其涉及一種用于真空腔的樣品位置保持裝置。

背景技術

在傳統的超高真空實驗設備中，例如角分辨光電子能譜儀等，對于待測樣品的位置保持有著很高的要求。但實際上，隨著樣品臺的溫度變化，處于真空腔中的樣品臺會由于熱脹冷縮效應而發生形變，進而導致樣品臺上承載的樣品與光源之間發生相對移動。一般而言，當溫度從4K(低溫)變化到300K(室溫)時，其發生的相對移動量在毫米量級，遠遠大于光源光斑以及樣品的尺寸。且該相對位移使得樣品偏離光源，從而難以進行連續溫度變化的關系表征。由于對于樣品角度變化的電光子能譜測量要求光源始終入射到樣品上的同一位置，即旋轉中心位置，而溫度變化導致樣品無法被保持在旋轉中心位置，因此導致整個系統難以進行電子能譜的角度變化和溫度變化的測量。

在現有技術中，主要采用提高加工精度以及安裝精度的手段，盡量實現樣品位于旋轉中心位置。而當米級長度的樣品臺由于溫度變化發生毫米級別的相對位移時，現有技術中僅能通過一系列復雜的設計以減少樣品臺的熱脹冷縮效應。但是角分辨光電子能譜儀對于樣品的位置控制精度要求有時達到微米級別，現有技術中存在的設計不僅復雜、成本高，而且在溫度變化范圍較大時無法進行微米級別的位置保持。

因此，本領域的技術人員致力于開發一種用于真空腔的樣品位置保持裝置，能夠對真空腔中的樣品進行精確定位以及位置保持。在不同的溫度條件下對樣品的位置進行實時修正，以確保樣品始終處于旋轉中心位置，使得光源始終聚焦在樣品上的同一區域。

發明內容

本申請提供了一種用于真空腔的樣品位置保持裝置，包括真空腔、連接桿、樣品臺、位移臺以及相機，其特征在于，所述樣品臺位于所述連接桿的一端，所述位移臺與所述連接桿另一端通過法蘭連接，所述真空腔被配置為至少具有部分可視法蘭窗口，所述相機位于所述真空腔外部，所述相機被配置為拍攝所述樣品臺的位置。

進一步地，所述連接桿包括第一端和第二端，所述第一端位于所述真空腔內部，所述第二端位于所述真空腔外部。

進一步地，所述樣品臺與所述第一端連接，所述豎直位移臺與所述第二端連接。

進一步地，所述位移臺包括第一水平位移臺以及第二水平位移臺，所述第一水平位移臺與所述第二水平位移臺被配置為控制所述樣品臺的水平方向移動。

進一步地，所述第一水平位移臺被配置為由步進馬達通過計算機自動控制，所述第二水平位移臺被配置為由步進馬達控制或手動控制。

進一步地，所述位移臺還包括豎直位移臺，所述豎直位移臺與所述第二端連接，所述豎直位移臺被配置為控制所述樣品臺的豎直方向移動。

進一步地，所述位移臺還包括極角旋轉裝置，所述極角旋轉裝置與所述水平位移臺連接，所述極角旋轉裝置被設置于所述第一水平位移臺與所述第二水平位移臺之間。

進一步地，所述連接桿為中空管狀，所述連接桿被配置為能夠傳輸液氦。

進一步地，所述相機包括第一相機以及第二相機，所述第一相機與所述第二相機被配置為從不同角度拍攝所述樣品臺的位置。

進一步地，還包括補充光源和自動控制開關，所述補充光源位于所述真空腔外部，所述補充光源被配置為能夠照亮所述樣品臺，所述自動控制開關被配置為自動控制補充光源的開與關。