本發(fā)明涉及超高真空測試裝置，尤其是一種超高真空環(huán)境的樣品傳遞裝置。

背景技術(shù)：

目前，公知的超高真空環(huán)境樣品測量裝置包括測量腔和樣品臺兩部分。在進(jìn)行測量的過程時(shí)，需要在大氣環(huán)境中將樣品放置在樣品臺，再將樣品臺整體放置到具體的測量腔中，之后再對測量腔的氣壓、溫度等條件進(jìn)行調(diào)控。在此類超高真空裝置中，樣品臺放置在某個(gè)測量腔后無法移動，而且安裝或者拆卸樣品臺需要先打開測量腔。這導(dǎo)致測量腔內(nèi)部暴露在空氣中，在下一次測量之前需要重新調(diào)節(jié)測量腔中的環(huán)境參數(shù)。這一過程比較復(fù)雜，且耗費(fèi)較多時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種能夠大大加快測量流程速度的超高真空環(huán)境下的樣品傳遞裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)在超高真空中樣品臺在多個(gè)腔體之間的移動與旋轉(zhuǎn)操作。

本發(fā)明的樣品傳遞裝置，通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種超高真空環(huán)境的樣品傳遞裝置，它包括如圖一所示的四個(gè)超高真空環(huán)境的測量腔體和三個(gè)密封管道，以及五根操作桿，其中，測量腔體與密封管道為固定機(jī)構(gòu)，操作桿具備伸縮與旋轉(zhuǎn)兩種運(yùn)動方式。如圖1所示，測量腔體a(1)和測量腔體b(2)通過密封管道(5)連接，管道走向與坐標(biāo)軸y方向一致；測量腔體b(2)和測量腔體c(3)通過密封管道(6)連接，管道走向與坐標(biāo)軸x方向一致；測量腔體c(3)和測量腔體d(4)通過密封管道(7)連接，管道走向與坐標(biāo)軸z方向一致。測量腔體a設(shè)有一根與坐標(biāo)軸y方向一致的第一操作桿(8)；測量腔體b設(shè)有兩個(gè)操作桿，第二操作桿(9)與坐標(biāo)軸x方向一致，第三操縱桿(10)和坐標(biāo)軸z方向一致；測量腔體c設(shè)有兩個(gè)操作桿，第四操作桿(11)與坐標(biāo)軸y方向一致，第五操作桿(12)和坐標(biāo)軸z方向一致。樣品臺為一柱狀結(jié)構(gòu)，在樣品臺內(nèi)部存放有樣品。傳遞樣品的起點(diǎn)在腔體a，通過第一操作桿(8)把樣品臺傳遞到測量腔體b。在測量腔體b，樣品臺可以通過第三操作桿(10)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作，然后通過第二操作桿(9)傳遞到測量腔體c。在測量腔體c，樣品臺可以通過第四操作桿(11)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作，然后通過第五操作桿(12)傳遞到測量腔體d，從而完成樣品在四個(gè)測量腔體中的傳遞。

為了完成上述操作，在傳樣桿的末端以及樣品臺下方需要接入特殊機(jī)械結(jié)構(gòu)，分別命名為取樣頭(圖2-4)、取樣鑰匙(圖5-7)、取樣插梢(圖8-11)和樣品鎖扣(圖12-13)。

取樣頭(圖2-4)由固定連接的空心圓柱(13)和空心插座(14)組成，安裝在第三操作桿(10)的末端。安裝方式為把操作桿圓柱狀的末端插入取樣頭的空心圓柱部分，并通過螺絲固定。在對樣品進(jìn)行傳遞操作時(shí)，樣品臺垂直插入空心插座(14)中，通過旋轉(zhuǎn)第三操作桿(10)，實(shí)現(xiàn)樣品臺的旋轉(zhuǎn)操作。

取樣鑰匙為空心方孔柱體(圖5-7)，安裝在第一、第二和第五操作桿的末端。這三根操作桿的末端為方形凸臺，與取樣鑰匙的內(nèi)孔相匹配。安裝方式為把操作桿的方形凸臺插入取樣鑰匙的內(nèi)孔，并通過螺絲固定。取樣鑰匙的一側(cè)具有兩個(gè)圓柱形凸起，安裝的時(shí)候需要把這一側(cè)朝外。在對樣品進(jìn)行傳遞操作時(shí)，取樣鑰匙的兩個(gè)圓柱形凸起(16)和(17)分別插入樣品臺的鎖扣下方兩對插槽(21)或(22)中，通過操作第一、第二和第五操作桿，實(shí)現(xiàn)樣品臺的移動。

取樣插梢(圖8-11)為帶有長方形凸臺的空心圓柱體，安裝在第四操作桿的末端。第四操作桿的末端為圓柱狀，與取樣插梢的圓柱形內(nèi)孔(19)相匹配。安裝方式為把第四操作桿(11)圓柱形末端插入圓柱形內(nèi)孔，并通過螺絲固定。在對樣品進(jìn)行傳遞操作時(shí)，取樣插梢方形凸臺部分(18)垂直插入樣品臺鎖扣的方形槽(20)中，通過旋轉(zhuǎn)第四操作桿11，實(shí)現(xiàn)樣品臺的旋轉(zhuǎn)操作。

樣品臺鎖扣(圖12-13)為柱狀結(jié)構(gòu)，固定在樣品臺上。在樣品臺鎖扣的下部分分別設(shè)有插槽，其中下半部分設(shè)有兩對末端方向相反的折線插槽(21)和(22)與取樣鑰匙的圓柱形凸起匹配，當(dāng)需要使用向上的力時(shí)，使用插槽對(21)，當(dāng)需要使用向下力時(shí)，使用插槽對(22)；上半部分插槽(20)與取樣插梢的凸臺(18)匹配。樣品臺鎖扣安裝在樣品臺上的方式為使用螺絲把樣品臺鎖扣固定在樣品臺上。通過樣品臺鎖扣與取樣頭、取樣鑰匙和取樣插梢的配合使用，實(shí)現(xiàn)樣品臺在超高真空中的移動和旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明提供了一種超高真空環(huán)境的樣品檢測裝置，通過操作構(gòu)件就可以實(shí)現(xiàn)樣品及樣品臺在空間中6個(gè)自由度的三維的移動與旋轉(zhuǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)樣品臺在多個(gè)腔體之間的移動。全部過程只需要對控制桿進(jìn)行操作，避免直接接觸樣品臺，操作方便精準(zhǔn)，且整個(gè)過程無需重新調(diào)節(jié)測量腔中的環(huán)境參數(shù)。

附圖說明

圖1：本發(fā)明樣品檢測裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖2：本發(fā)明取樣頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3：本發(fā)明取樣頭的側(cè)視圖；

圖4：本發(fā)明取樣頭的俯視圖；

圖5：本發(fā)明取樣鑰匙的結(jié)構(gòu)立體圖；

圖6：本發(fā)明取樣鑰匙的主視圖；

圖7：本發(fā)明取樣鑰匙的側(cè)視圖；

圖8：旋轉(zhuǎn)前本發(fā)明樣品；

圖9：旋轉(zhuǎn)后本發(fā)明樣品；

圖10：本發(fā)明樣品取樣插梢的側(cè)視圖；

圖11：本發(fā)明樣品取樣插梢的立體圖；

圖12：取樣插梢的示意圖本發(fā)明樣品臺鎖扣主視圖；

圖13：取樣插梢的示意圖本發(fā)明樣品臺鎖扣俯視圖；

各圖中的標(biāo)號：1-超高真空測量腔體a；2-超高真空測量腔體b；3-超高真空測量腔體c；4-超高真空測量腔體d；5-超高真空測量腔體a和超高真空測量腔體b之間的管道；6-超高真空測量腔體b和超高真空測量腔體c之間的管道；7-超高真空測量腔體c和超高真空測量腔體d之間的管道；8-超高真空測量腔體a的操作桿；9-超高真空測量腔體b延x方向的操作桿；10-超高真空測量腔體b延y方向的操作桿；11-超高真空測量腔體c延y方向的操作桿；12-超高真空測量腔體c延z方向的操作桿；13-取樣頭的空心柱；14-取樣頭的空心插座；15-取樣鑰匙的空心孔；16-取樣鑰匙的凸起；17-取樣鑰匙的凸起；18-取樣插梢的凸臺；19-取樣插梢的空心圓柱體；20-鎖扣方形插槽；21-鎖扣折線插槽對；22-鎖扣折線插槽對；23-鎖扣的螺孔。

具體實(shí)施方案

參考圖1，本發(fā)明操作桿8設(shè)置在測量腔體1內(nèi)；水平管道5連接測量腔體1與測量腔體2；操作桿9和10設(shè)置在測量腔體2內(nèi)；水平管道6連接測量腔體2與測量腔體3；操作桿11和12設(shè)置在測量腔體3內(nèi)；垂直管道7連接測量腔體3與測量腔體4。

操作桿8、9和12與樣品臺鎖扣活動連接，具體結(jié)構(gòu)如下：取樣鑰匙為空心方孔柱體(圖5-圖7)，安裝在操作桿8、9或12的末端。這三根操作桿的末端為方形凸臺，與取樣鑰匙的內(nèi)孔相匹配。這三根操作桿的末端為方形凸臺，與取樣鑰匙的內(nèi)孔15相匹配。安裝方式為把操作桿的方形凸臺插入取樣鑰匙的內(nèi)孔，并通過螺絲固定。取樣鑰匙的一側(cè)具有兩個(gè)圓柱形凸起16和17，安裝的時(shí)候需要把這一側(cè)朝外。在對樣品進(jìn)行傳遞操作時(shí)，取樣鑰匙的圓柱形凸起16和17插入樣品臺的鎖扣下方插槽對21或22，通過操作桿8、9或12，實(shí)現(xiàn)樣品臺在不同測量腔體之間的移動。

操作桿10與樣品臺鎖扣活動連接，具體結(jié)構(gòu)如下：取樣頭(圖2-圖4)由固定連接的空心圓柱13和空心插座14組成，安裝在操作桿10的末端，通過螺絲將操作桿10與取樣頭的13固定?？招牟遄?4的中間為空心圓，尺寸與樣品臺匹配，樣品臺可以插入該空心圓，實(shí)現(xiàn)樣品臺與空心插座14的連接。這樣通過操作桿10便可以實(shí)現(xiàn)樣品臺的旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)時(shí)的具體情況如下：當(dāng)樣品臺通過管道5進(jìn)入測量腔體2后，插入操作桿10固定好的取樣頭的空心插座13中，此時(shí)圓柱形樣品臺軸線沿著y軸。通過操作桿10旋轉(zhuǎn)90°，可以使固定在取樣頭上的圓柱形樣品臺軸線由y軸方向朝x軸。

操作桿11與取樣插梢活動連接，具體結(jié)構(gòu)如下：取樣插梢(圖8-圖11)由固定連接的方形插梢18和空心圓柱19組成，安裝在操作桿11的末端，通過螺絲將操作桿11與取樣插梢的19部分固定。在對樣品進(jìn)行傳遞操作時(shí)，方形插梢18插入樣品臺的鎖扣上方插槽20，這樣通過操作桿11便可以實(shí)現(xiàn)樣品臺的旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)時(shí)的具體情況如下：當(dāng)樣品臺通過管道6進(jìn)入測量腔體3后，將方形插梢18插入樣品臺的鎖扣上方插槽20，此時(shí)圓柱形樣品臺軸線沿著x軸，通過操作桿11旋轉(zhuǎn)90°，可以使固定在取樣頭上的圓柱形樣品臺軸線由x軸方向朝z軸。

本發(fā)明測試完整操作過程如下：

a)首先樣品從測量腔體1中進(jìn)入，操作桿8與取樣鑰匙15固定，鎖扣固定于樣品臺下端，取樣鑰匙16和17與樣品臺鎖扣插槽對21或22活動連接，通過操作桿8使得樣品臺沿y軸方向正向移動，樣品臺通過管道5進(jìn)入測量腔體2中；

b)取樣頭固定連接在操作桿10末端，樣品臺插入取樣頭的空心插座14后將操作桿8退出，然后操作桿10旋轉(zhuǎn)90°，使得樣品臺轉(zhuǎn)為沿x軸方向，此時(shí)操作桿9前端固定同樣結(jié)構(gòu)的取樣鑰匙，使其與樣品臺鎖扣插槽對21或22配合，再退出操作桿10，通過操作桿9使得樣品臺沿著x軸負(fù)向移動，樣品臺通過管道6進(jìn)入測量腔體3中；

c)將固定于操作桿11末端的取樣插梢方形部分18插入樣品臺鎖扣插槽20內(nèi)，然后退出操作桿9，再將操作桿11旋轉(zhuǎn)90°，使得樣品臺轉(zhuǎn)為沿z軸方向；將固定于操作桿12末端的取樣鑰匙17和16與樣品臺插槽對21或22配合，然后退出操作桿11，通過操作桿11使得樣品臺沿著z軸正向移動，樣品臺通過管道7進(jìn)入測量腔體4中。

至此全部過程完成，樣品臺通過操作使用操作桿移動到目的位置，在沒有破壞測量腔體內(nèi)的超高真空環(huán)境下，完成了樣品臺在三維空間中的移動與旋轉(zhuǎn)。