具有光譜測(cè)量功能的超高真空多樣品轉(zhuǎn)移裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及超高真空樣品轉(zhuǎn)移裝置，特別涉及一種具有光譜測(cè)量功能的超高真空多樣品轉(zhuǎn)移裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]一般來(lái)說(shuō)，超高真空設(shè)備系統(tǒng)由真空泵、真空計(jì)、真空腔體及其它元件借助于真空管道，按一定要求組合而成，以保證在一定的空間內(nèi)獲得并保持特定真空環(huán)境(典型真空度好于I X 10_9mbar)，確保某項(xiàng)工藝過(guò)程或性能測(cè)量過(guò)程在真空系統(tǒng)內(nèi)實(shí)施。超高真空系統(tǒng)在半導(dǎo)體、機(jī)械加工、物理、化學(xué)、材料和生物科學(xué)等各個(gè)研宄領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。
[0003]樣品在超高真空系統(tǒng)中制備完成后，為了保證其性質(zhì)穩(wěn)定，通常需要在不破壞超高真空的環(huán)境中進(jìn)行結(jié)構(gòu)的表征和物性的測(cè)量和分析。目前，可以把樣品制備與測(cè)試設(shè)備集成在一套超高真空系統(tǒng)中，這種系統(tǒng)一般包含機(jī)械手，可用于在腔內(nèi)的某些特定位置轉(zhuǎn)移樣品，使樣品的制備和測(cè)量都在同一超高真空環(huán)境中完成。然而，一套系統(tǒng)中能集成的測(cè)試設(shè)備是很有限的，想要更全面地分析樣品性質(zhì)，就不得不將樣品從某一真空系統(tǒng)取出，轉(zhuǎn)移到其他超高真空系統(tǒng)中或者大氣環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試分析，這個(gè)過(guò)程中，很難避免樣品接觸空氣和粉塵，很可能污染樣品。有的樣品遇到空氣甚至發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，成分和性質(zhì)發(fā)生改變，樣品質(zhì)量完全被破壞。
[0004]人們想出了許多辦法來(lái)保護(hù)樣品，例如:先在真空腔內(nèi)通入惰性氣體做保護(hù)氣，再將樣品取出并快速放入干凈的樣品盒或真空箱中；或者先在樣品上鍍上一層保護(hù)膜再轉(zhuǎn)移出腔體等。但這些方法大都操作復(fù)雜，且每種方法都不能避免“開(kāi)腔取樣”這一操作步驟，使樣品暴露于非真空的氣體環(huán)境。樣品周?chē)恼婵窄h(huán)境一旦被破壞，周?chē)鷼怏w就吸附到樣品表面，都會(huì)一定程度地污染樣品。
[0005]目前，還沒(méi)有一種能夠在不破壞超高真空環(huán)境的前提下，實(shí)現(xiàn)樣品在不同超高真空系統(tǒng)間轉(zhuǎn)移以及在暴露于大氣中的光學(xué)平臺(tái)上測(cè)量使用的便攜式設(shè)備。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]為解決目前缺乏能夠在不破壞超高真空環(huán)境的前提下，實(shí)現(xiàn)樣品在不同超高真空系統(tǒng)間轉(zhuǎn)移以及在暴露于大氣中的光學(xué)平臺(tái)上測(cè)量使用的便攜式設(shè)備的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種具有光譜測(cè)量功能的超高真空多樣品轉(zhuǎn)移裝置。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0008]一種具有光譜測(cè)量功能的超高真空多樣品轉(zhuǎn)移裝置，包括超高真空轉(zhuǎn)移腔體、光譜測(cè)量窗、升降裝置、水平懸臂、多樣品架、傳樣裝置、手動(dòng)真空閥、觀察窗和超高真空維持裝置，所述超高真空轉(zhuǎn)移腔體上至少設(shè)置有六個(gè)法蘭，其中，第一法蘭設(shè)置在超高真空轉(zhuǎn)移腔體的頂部，第二法蘭設(shè)置在的超高真空轉(zhuǎn)移腔體的頂部或底部，第三法蘭和第四法蘭相對(duì)設(shè)置在超高真空轉(zhuǎn)移腔體的左、右兩側(cè)，第五法蘭設(shè)置在超高真空轉(zhuǎn)移腔體的前端，第六法蘭設(shè)置在超高真空轉(zhuǎn)移腔體的空余處，所述光譜測(cè)量窗與第一法蘭密封連接，所述升降裝置與第二法蘭密封連接，升降裝置的執(zhí)行端伸入超高真空轉(zhuǎn)移腔體內(nèi)，且與水平懸臂的一端連接，所述多樣品架固定在水平懸臂的另一端，且正對(duì)光譜測(cè)量窗，所述傳樣裝置與第三法蘭密封連接，且在豎直方向上與多樣品架正對(duì)，所述手動(dòng)真空閥的一端與第四法蘭密封連接，手動(dòng)真空閥的另一端具有適于連接其他超高真空系統(tǒng)的接口，所述觀察窗與第五法蘭密封連接，所述超高真空維持裝置與第六法蘭密封連接。
[0009]優(yōu)選地，所述第二法蘭設(shè)置在的超高真空轉(zhuǎn)移腔體的頂部，所述第六法蘭設(shè)置在超高真空轉(zhuǎn)移腔體的后端。
[0010]優(yōu)選地，所述超高真空轉(zhuǎn)移腔體呈管狀。
[0011]優(yōu)選地，所述光譜測(cè)量窗為帶有增透膜的超高真空純石英觀察窗。
[0012]優(yōu)選地，所述升降裝置為手動(dòng)或步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的螺旋傳動(dòng)升降裝置。
[0013]優(yōu)選地，所述升降裝置的執(zhí)行端插入連接套內(nèi)，并通過(guò)沿連接套徑向安裝的螺釘與連接套固定，連接套的下端與懸臂加強(qiáng)接頭的頂部通過(guò)螺釘固定，懸臂加強(qiáng)接頭的頂部之下具有水平插接槽及位于水平插接槽下方的加強(qiáng)筋，水平懸臂的一端插入水平插接槽且通過(guò)螺釘與懸臂加強(qiáng)接頭的頂部固定，所述多樣品架通過(guò)螺釘固定在水平懸臂的另一端的上表面。
[0014]優(yōu)選地，所述多樣品架具有兩層以上的樣品槽，每層樣品槽在樣品進(jìn)出方向的兩側(cè)各設(shè)置有一個(gè)用于壓緊插入進(jìn)來(lái)的樣品的彈簧片，每個(gè)彈簧片有一固定端和一壓緊端，固定端和壓緊端間有一向下的彎折，壓緊端的樣品出入側(cè)的邊角向上彎折，每個(gè)彈簧片的固定端由螺釘固定在各層樣品槽對(duì)應(yīng)的多樣品架的部分上。
[0015]優(yōu)選地，最上層樣品槽的最高點(diǎn)到該樣品槽內(nèi)底部安裝平面的距離略高于一個(gè)樣品的厚度。
[0016]優(yōu)選地，所述傳樣裝置包括用于夾緊樣品并控制樣品移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械手及用于固定機(jī)械手的支架。
[0017]優(yōu)選地，所述超高真空維持裝置包括離子泵、控制單元、電源和可移動(dòng)載具，所述離子泵通過(guò)第六法蘭與超高真空轉(zhuǎn)移腔體密封連接，所述控制單元用于控制離子泵并顯示超高真空轉(zhuǎn)移腔體內(nèi)的真空度，所述電源用于為離子泵和控制單元供電，所述控制單元和電源安裝在同一可移動(dòng)載具上。
[0018]本實(shí)用新型通過(guò)將其他超高真空系統(tǒng)與手動(dòng)真空閥相應(yīng)的接口密封連接，并通過(guò)旋轉(zhuǎn)手動(dòng)真空閥控制超高真空轉(zhuǎn)移腔體與其他超高真空系統(tǒng)的相通或隔離，可以在不接觸外界空氣的條件下，利用傳樣裝置將某一超高真空系統(tǒng)中的樣品移入超高真空轉(zhuǎn)移腔體內(nèi)，并同樣可在不接觸外界空氣的條件下，再把樣品轉(zhuǎn)移到另一超高真空系統(tǒng)中，或在升降裝置將多樣品架升到樣品插入對(duì)應(yīng)的位置時(shí)，將樣品插入多樣品架的樣品槽中，繼續(xù)升起多樣品架，直到使多樣品架最上層的樣品槽中的樣品貼近光譜測(cè)量窗的內(nèi)壁，然后即可將帶有樣品的超高真空轉(zhuǎn)移腔體放到暴露在大氣中的光學(xué)平臺(tái)上進(jìn)行光學(xué)測(cè)量(如拉曼光譜測(cè)量，X射線衍射測(cè)量等)，整個(gè)過(guò)程中，由超高真空維持裝置維持超高真空轉(zhuǎn)移腔體內(nèi)的超高真空環(huán)境，保證了樣品一直處于超高真空環(huán)境中，即在不破壞超高真空環(huán)境的前提下，實(shí)現(xiàn)了樣品在不同超高真空系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)移以及在暴露于大氣中的光學(xué)平臺(tái)上的測(cè)量，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的相應(yīng)問(wèn)題，并且還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易組裝和拆卸、體積較小、重量輕巧、方便搬運(yùn)、樣品轉(zhuǎn)移效率高的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的外部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2和圖3為圖1所示的超高真空轉(zhuǎn)移腔體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4和圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例的升降裝置和多樣品架的連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖6為圖1所示本實(shí)用新型實(shí)施例在傳樣時(shí)沿第三法蘭和第四法蘭中線剖切后的示意圖；
[0023]圖7為圖1所示本實(shí)用新型實(shí)施例在光譜測(cè)量時(shí)沿第五法蘭和第六法蘭中線剖切后的不意圖；
[0024]圖8為圖1所示離子泵的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖9本實(shí)用新型一實(shí)施例的真空維持裝置的部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖中:1、超高真空轉(zhuǎn)移腔體；11、第一法蘭；12、第二法蘭；13、第三法蘭；14、第四法蘭；15、第五法蘭；16、第六法蘭；17、支撐塊；2、光譜測(cè)量窗；3、升降裝置；31、連接套；4、水平懸臂；41、懸臂加強(qiáng)接頭；5、多樣品架；51、彈簧片；6、傳樣裝置；61、機(jī)械手；62、支架；
7、手動(dòng)真空閥；8、觀察窗；9、超尚真空維持裝置；91、尚子栗；92、控制單兀；93、電源；94、可移動(dòng)載具。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0028]如圖1?9所示，本實(shí)施例的具有光譜測(cè)量功能的超高真空多樣品轉(zhuǎn)移裝置包括超高真空轉(zhuǎn)移腔體1、光譜測(cè)量窗2、升降裝置3、水平懸臂4、多樣品架5、傳樣裝置6、手動(dòng)真空閥7、觀察窗8和超高真空維持裝置9。
[0029]超高真空轉(zhuǎn)移腔體I呈管狀，采用高強(qiáng)度材料(如不銹鋼等)制成，從而使腔體內(nèi)的極限真空可以達(dá)到超高真空要求；超高真空轉(zhuǎn)移腔體I上焊接有六個(gè)法蘭，例如CF刀口法蘭或其他真空法蘭?？梢岳斫獾氖牵渌问降某哒婵辙D(zhuǎn)移腔體或者密封連接方式也是可以想到的。
[0030]具體而言，第一法蘭11設(shè)置在超高真空轉(zhuǎn)移腔體I的頂部，第二法蘭12設(shè)置在的超高真空轉(zhuǎn)移腔體I的頂部，第三法蘭13和第四法蘭14相對(duì)設(shè)置在超高真空轉(zhuǎn)移腔體I的左、右兩側(cè)，第五法蘭15設(shè)置在超高真空轉(zhuǎn)移腔體I的前端，第六法蘭16設(shè)置在超高真空轉(zhuǎn)移腔體I的后端。
[0031]優(yōu)選地，第三法蘭13和第四法蘭14為活口法蘭，以實(shí)現(xiàn)腔體對(duì)接時(shí)自由旋轉(zhuǎn)。可以理解的是，能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能的其他連接方式也是可能的。
[0032]另外，為使超高真空轉(zhuǎn)移腔體放置平穩(wěn)，本實(shí)施例在超高真空轉(zhuǎn)移腔體I底部的前、后端各安裝了一個(gè)頂部為弧面、底部為平面的支撐塊17，以使其保持平穩(wěn)。顯然，其他能使超高真空轉(zhuǎn)移腔體放置平穩(wěn)的結(jié)構(gòu)也是很容易想到的。
[0033]光譜測(cè)量窗2與第一法蘭11密封連接，光譜測(cè)量窗2采用帶有增透膜的超高真空純石英觀察窗，保證光學(xué)測(cè)量時(shí)具有高透光率，減少測(cè)量過(guò)程中的光學(xué)信號(hào)損失并盡可能地排除光噪聲的干擾。
[0034]升降裝置3與第二法蘭12密封連接，升降裝置3的執(zhí)行端伸入超高真空轉(zhuǎn)移腔體I內(nèi)，且與水平懸臂4的一端連接，多樣品架5固定在水平懸臂4的另一端，且正對(duì)光譜測(cè)量窗2。通過(guò)升降裝置3調(diào)節(jié)多樣品架5的高度，可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)測(cè)量、取放樣品、樣品轉(zhuǎn)移三種狀態(tài)的相互轉(zhuǎn)換。
[0035]為便于精確控制升降距離，優(yōu)選地，升降裝置3采用手