[發明專利]兼具微區表征功能的便攜超高真空低溫觀測腔及操作方法

在審

• 申請號: 202110517081.2
• 申請日: 2021-05-12
• 公開（公告）號: CN113340813A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 潘毅;馮松杰;陳宇航;吳迪;閔泰
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N21/03
• 分類號: G01N21/03
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開了一種兼具微區表征功能的便攜超高真空低溫觀測腔及操作方法，包括多口管狀結構的超高真空主腔體，腔體連通有傳樣桿、吸氣泵、手閥、波紋管和玻璃觀察窗；波紋管內設有伸入超高真空主腔體內部的冷腔，在冷腔外層端部設有放置UHV樣品托柄的存樣槽；傳樣桿伸入超高真空主腔體內部，將UHV樣品送入存樣架長期保存，或將UHV樣品送入存樣槽進行光學觀測，或將UHV樣品轉移到其他超高真空裝置。本發明在保持樣品處于超低溫狀態，同時吸氣泵保證樣品始終處于超高真空環境下，調整波紋管可以實現存樣槽的軸向移動，調整樣品與玻璃觀察窗的距離使其足夠靠近，實現對樣品的大角度觀測、微區觀測等復雜光學表征。

技術領域

本發明屬于超高真空設備領域，具體涉及一種兼具微區表征功能的便攜超高真空低溫觀測腔及其操作方法。

背景技術

超高真空系統(UHV)在半導體、機械加工、物理、化學、材料和生物科學等各個研究領域都有著廣泛的應用。UHV系統下制備的材料(以下簡稱UHV材料)質量高，雜質少，具有很高的科研價值。但UHV材料表面較為敏感，對真空度和溫度條件要求高。因此，樣品在超高真空系統中制備完成后,為了保證其性質穩定,通常需要在不破壞超高真空的環境中進行結構表征和光學分析。

目前，低溫光學恒溫器設備大致有2類，其中一類設備的特征是具有良好設計的光路和大窗口，能實現較高要求的低溫光學分析，如液氦溫度下的微區表征，缺點是體積很大且不可移動；另外一類則相對輕便，兼具良好的低溫性，但其樣品位置固定，且距離玻璃觀察窗較遠，限制了其微區表征的能力。此外，上述兩種類型并不是針對UHV環境配套設計的，對于超高真空樣品，其使用均不能避免“開腔取樣”這一操作步驟，而“開腔取樣”必然會導致樣品暴露于大氣環境中。在此過程中，外界氣體吸附到樣品表面，會一定程度地污染樣品。

目前，還沒有一種能夠在不破壞UHV樣品超高真空環境的前提下，兼具微區、大角度觀測能力的良好光路設計，同時便攜性較好且能保證攜帶過程中低溫保存條件的觀測腔設備。

發明內容

為解決現有技術中存在的上述缺陷，本發明的目的在于提供一種兼具微區表征功能的便攜超高真空低溫觀測腔及其操作方法。在超高真空、超低溫標準的前提下，集成了樣品傳遞腔和制冷液體腔。該腔體既可實現在不破壞超高真空的前提下轉移UHV樣品的目標，又兼具可對UHV樣品進行微區觀測、大角度觀測的良好光路設計，同時便攜性較好且能保證攜帶過程中始終保持超高真空、超低溫環境。本發明是通過下述技術方案實現的。

本發明是通過下述技術方案來實現的。

一種兼具微區表征功能的便攜超高真空低溫觀測腔，包括一個多口管狀結構的超高真空主腔體，在超高真空主腔體前壁連通有傳樣桿，傳樣桿同側下方的連通有吸氣泵；后壁連通有手閥，右壁連通有波紋管，左壁設有玻璃觀察窗；

所述存樣桿下端連接有伸入超高真空主腔體內部的存樣架，波紋管內設有伸入超高真空主腔體內部的冷腔，在冷腔外層端部設有放置UHV樣品托柄的存樣槽；傳樣桿伸入超高真空主腔體內部，將UHV樣品送入存樣架長期保存，或將UHV樣品送入存樣槽進行光學觀測，或將UHV樣品轉移到其他超高真空裝置。

對于上述技術方案，本發明還有進一步優選的方案：

優選的，冷腔包括內外兩層，分別通過向外延伸的冷腔外層管道與外界或制冷液體倉連通，在冷腔外層內端部設有存樣槽。

優選的，所述存樣槽開口朝向傳樣桿一側，開口處設有半圓形凹槽。

優選的，靠近存樣槽的冷腔內層側壁設有小孔，冷腔外層管道連接在波紋管端部密封法蘭內徑處，冷腔可隨波紋管伸縮而軸向移動。

優選的，所述傳樣桿連通有伸入主腔體內的取樣頭；取樣頭設有與UHV樣品托柄對接的矩形凹槽。

優選的，所述手閥一端與主腔體通過法蘭密封連接，另一端具有連接其他超高真空系統的密封接口。