一种真空气氛处理装置、样品观测系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种真空气氛处理装置，所述装置的顶部与外部的粒子束产生装置连接，其特征在于，所述装置包括：底部与外部的待测样品或承载所述待测样品的平台接触的吸盘、与外部的供气系统连接的第一气体控制器、与外部的抽气系统连接的第二气体控制器；其中，所述装置的顶部设置有窗口，所述窗口用于使外部的粒子束进入所述装置；所述第一气体控制器，用于连接所述供气系统和所述吸盘；所述第二气体控制器，用于连接所述抽气系统和所述吸盘。本发明专利技术还公开了一种样品观测系统及方法。

Vacuum atmosphere treatment device, sample observation system and method

The invention discloses a vacuum processing device, generating a particle beam and the top of the device to the external device is connected, which is characterized in that the device comprises a bottom and an external sample or carrying the sample platform to contact with the outside of the suction cup, with the first gas supply system controller with the external pumping system connected to the second gas controller; among them, the top of the device is provided with a window, the window for the external beam into the device; the first gas controller for connecting the gas supply system and the sucker; the second gas controller for connection the pumping system and the suction. The invention also discloses a sample observation system and a method thereof.

【技术实现步骤摘要】
一种真空气氛处理装置、样品观测系统及方法
本专利技术涉及带电粒子束显微镜领域，尤其涉及一种真空气氛处理装置、样品观测系统及方法。
技术介绍
20世纪60年代专利技术了扫描电子显微镜(ScanningElectronMicroscope，SEM)，用于观测微米或纳米量级的微小物体或结构；但是，传统的SEM观测样品时，通常将样品放置于高真空的样品室内，因此，利用SEM观测样品时，需要对样品进行干燥、冷冻或镀金等特殊处理；对于取样困难的样品、液体样品或生物活体样品等特殊样品不能利用SEM进行观测。环境扫描电子显微镜(Environmentalscanningelectronmicroscope，ESEM)是SEM发展中的一个重大突破，利用ESEM观测样品时，不需要将样品放置于高真空的样品室内，样品室内也可以充入各种气体，样品室内气体的压强通常在0.1托到50托之间；因此，与传统的SEM相比，利用ESEM观测样品在样品制备、探测和信号处理上均有较大改进，主要体现在：样品可以是生物样品等潮湿样品、非导电样品，而且样品不需要进行干燥、冷冻和真空包装等特殊处理，即ESEM实现了样品的原位观测；但是，利用ESEM观测样品时仍然需要样品室，对于大尺寸样品观测和观测时需要频繁交换样品的问题仍没有解决。美国的B-nano公司提出了大气扫描电子显微镜(Airscanningelectronmicroscope，ASEM)，利用ASEM可以在空气中直接对样品进行观测，虽然解决了利用ESEM观测样品存在的弊端；但是，由于在大气压下，电子在空气中的平均自由程很小，其工作距离也只有几十微米大小，因此，利用ASEM对样品进行观测时，对样品的形貌和尺寸要求高，不能观察表面不平整的样品。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例期望提供一种真空气氛处理装置、样品观测系统和方法，能够测量多种尺寸和表面形貌的样品，并且能够为待测样品提供多种测试环境。本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：本专利技术实施例提供一种真空气氛处理装置，所述装置的顶部与外部的粒子束产生装置连接，所述装置包括：底部与外部的待测样品或承载所述待测样品的平台接触的吸盘、与外部的供气系统连接的第一气体控制器、与外部的抽气系统连接的第二气体控制器；其中，所述装置的顶部设置有窗口，所述窗口用于使外部的粒子束进入所述装置；所述第一气体控制器，用于连接所述供气系统和所述吸盘；所述第二气体控制器，用于连接所述抽气系统和所述吸盘。上述方案中，所述吸盘包括：金属波纹管、至少包括一圈弹簧的弹簧结构和密封结构；其中，所述弹簧结构位于所述金属波纹管的波纹内部，用于支撑所述金属波纹管；所述金属波纹管的底部与所述密封结构连接；所述密封结构与所述待测样品或承载所述待测样品的平台接触。上述方案中，所述供气系统向所述装置供入的气体为纯净气体或混合气体。本专利技术实施例还提供一种样品观测系统，所述系统包括：带电粒子束产生装置、真空气氛处理装置和样品；其中，所述带电粒子束产生装置的镜筒底部与所述真空气氛处理装置的顶部固定连接；所述样品或承载所述样品的平台与所述真空气氛处理装置的底部接触；所述真空气氛处理装置包括：与所述样品或承载所述样品的平台接触的吸盘、与外部的供气系统连接的第一气体控制器以及与外部的抽气系统连接的第二气体控制器；所述真空气氛处理装置的顶部设置有窗口，所述窗口位于所述带电粒子束产生装置底部的第一真空窗下方，用于使所述带电粒子束产生装置产生的粒子束通过所述第一真空窗后对所述真空气氛处理装置内的样品进行观测；所述第一气体控制器，用于连接所述供气系统和所述吸盘，对所述真空气氛处理装置供气；所述第二气体控制器，用于连接所述抽气系统和所述吸盘，对所述真空气氛处理装置抽气。上述方案中，所述吸盘包括：金属波纹管、至少包括一圈弹簧的弹簧结构和密封结构；其中，所述弹簧结构位于所述金属波纹管的波纹内部，用于支撑所述金属波纹管；所述金属波纹管的底部与所述密封结构连接；所述密封结构与所述待测样品或承载所述待测样品的平台接触。上述方案中，所述供气系统向所述装置供入的气体为纯净气体或混合气体。上述方案中，所述系统还包括至少一个探测器，所述探测器水平或倾斜位于所述真空气氛处理装置的内部顶端，用于对所述粒子束作用于样品后产生的信号进行探测。上述方案中，所述系统还包括安装于所述镜筒外壁上的磁屏蔽装置，所述磁屏蔽装置的下端靠近所述密封结构，用于对所述真空气氛处理装置进行磁隔离。上述方案中，所述平台上安装有多自由度的位移台，所述位移台用于对所述样品进行多自由度的调节。上述方案中，所述平台上安装有加热模块和/或制冷模块，用于调整所述样品所处的环境温度。上述方案中，所述平台上安装有扫描透射装置，所述扫描透射装置内的透射粒子探测腔的上表面设置有第二真空窗，所述透射粒子探测腔内安装有探测器，用于对作用于样品后的粒子束进行探测。上述方案中，所述系统还包括位于所述镜筒的外侧的激光雷达模块，所述激光雷达模块，用于在所述带电粒子束产生装置移动时，确定所述吸盘的吸取位置。本专利技术实施例还提供一种样品观测方法，所述方法应用于样品观测系统，所述系统包括：带电粒子束产生装置、真空气氛处理装置和样品，所述真空气氛处理装置包括：与所述样品或承载所述样品的平台接触的吸盘、与外部的供气系统连接的第一气体控制器以及与外部的抽气系统连接的第二气体控制器，所述方法包括：通过所述第一气体控制器和所述第二气体控制器在所述真空气氛处理装置内形成局部气体环境，并控制所述局部气体环境的压强；所述带电粒子束产生装置产生的粒子束穿过所述带电粒子束产生装置的镜筒底部的第一真空窗作用于所述真空气氛处理装置内的样品，以对所述样品进行观测。上述方案中，所述控制所述真空气氛处理装置的压强，包括：所述供气系统通过所述第一气体控制器对所述真空气氛处理装置供气，所述抽气系统通过所述第二气体控制器对所述真空气氛处理装置抽气。上述方案中，所述系统还包括至少一个探测器，所述探测器水平或倾斜位于所述真空气氛处理装置的内部顶端；相应的，所述方法还包括：对所述粒子束作用于样品后产生的信号进行探测。上述方案中，所述系统还包括磁屏蔽装置；相应的，所述方法还包括：对所述真空气氛处理装置进行磁隔离。上述方案中，所述平台上安装有多自由度的位移台；相应的，所述方法还包括：利用所述位移台对所述样品进行多自由度的调节。上述方案中，所述平台上安装有加热模块和/或制冷模块；相应的，所述方法还包括：利用所述加热模块和/或制冷模块调整所述样品所处的环境温度。上述方案中，所述平台上安装有扫描透射装置，所述扫描透射装置内的透射粒子探测腔的上表面设置有第二真空窗，所述透射粒子探测腔内安装有探测器；相应的，所述方法还包括：利用所述探测器对作用于所述样品后透过所述第二真空窗的粒子束进行探测。上述方案中，所述系统还包括位于所述镜筒的外侧的激光雷达模块；相应的，所述方法还包括：在所述带电粒子束产生装置发生移动时，利用所述激光雷达模块确定所述吸盘的吸取位置。上述方案中，所述吸盘包括：金属波纹管、至少包括一圈弹簧的弹簧结构和密封结构；其中，所述弹簧结构位于所述金属波纹管的波纹内部，用于支撑所述金属波纹管；所述金属波纹管的底部与所述密封结构连接；所述密封结构与所述待本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种真空气氛处理装置，所述装置的顶部与外部的粒子束产生装置连接，其特征在于，所述装置包括：底部与外部的待测样品或承载所述待测样品的平台接触的吸盘、与外部的供气系统连接的第一气体控制器、与外部的抽气系统连接的第二气体控制器；其中，所述装置的顶部设置有窗口，所述窗口用于使外部的粒子束进入所述装置；所述第一气体控制器，用于连接所述供气系统和所述吸盘；所述第二气体控制器，用于连接所述抽气系统和所述吸盘。

【技术特征摘要】
1.一种真空气氛处理装置，所述装置的顶部与外部的粒子束产生装置连接，其特征在于，所述装置包括：底部与外部的待测样品或承载所述待测样品的平台接触的吸盘、与外部的供气系统连接的第一气体控制器、与外部的抽气系统连接的第二气体控制器；其中，所述装置的顶部设置有窗口，所述窗口用于使外部的粒子束进入所述装置；所述第一气体控制器，用于连接所述供气系统和所述吸盘；所述第二气体控制器，用于连接所述抽气系统和所述吸盘。2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述吸盘包括：金属波纹管、至少包括一圈弹簧的弹簧结构和密封结构；其中，所述弹簧结构位于所述金属波纹管的波纹内部，用于支撑所述金属波纹管；所述金属波纹管的底部与所述密封结构连接；所述密封结构与所述待测样品或承载所述待测样品的平台接触。3.根据权利要求1或2所述装置，其特征在于，所述供气系统向所述装置供入的气体为纯净气体或混合气体。4.一种样品观测系统，其特征在于，所述系统包括：带电粒子束产生装置、真空气氛处理装置和样品；其中，所述带电粒子束产生装置的镜筒底部与所述真空气氛处理装置的顶部固定连接；所述样品或承载所述样品的平台与所述真空气氛处理装置的底部接触；所述真空气氛处理装置包括：与所述样品或承载所述样品的平台接触的吸盘、与外部的供气系统连接的第一气体控制器以及与外部的抽气系统连接的第二气体控制器；所述真空气氛处理装置的顶部设置有窗口，所述窗口位于所述带电粒子束产生装置底部的第一真空窗下方，用于使所述带电粒子束产生装置产生的粒子束通过所述第一真空窗后对所述真空气氛处理装置内的样品进行观测；所述第一气体控制器，用于连接所述供气系统和所述吸盘，对所述真空气氛处理装置供气；所述第二气体控制器，用于连接所述抽气系统和所述吸盘，对所述真空气氛处理装置抽气。5.根据权利要求4所述系统，其特征在于，所述吸盘包括：金属波纹管、至少包括一圈弹簧的弹簧结构和密封结构；其中，所述弹簧结构位于所述金属波纹管的波纹内部，用于支撑所述金属波纹管；所述金属波纹管的底部与所述密封结构连接；所述密封结构与所述待测样品或承载所述待测样品的平台接触。6.根据权利要求4或5所述系统，其特征在于，所述供气系统向所述装置供入的气体为纯净气体或混合气体。7.根据权利要求4或5所述系统，其特征在于，所述系统还包括至少一个探测器，所述探测器水平或倾斜位于所述真空气氛处理装置的内部顶端，用于对所述粒子束作用于样品后产生的信号进行探测。8.根据权利要求4或5所述系统，其特征在于，所述系统还包括安装于所述镜筒外壁上的磁屏蔽装置，所述磁屏蔽装置的下端靠近所述密封结构，用于对所述真空气氛处理装置进行磁隔离。9.根据权利要求4或5所述系统，其特征在于，所述平台上安装有多自由度的位移台，所述位移台用于对所述样品进行多自由度的调节。10.根据权利要求4或5所述系统，其特征在于，所述平台上安装有加热模块和/或制冷模块，用于调整所述样品所处的环境温度。11.根据权利要求4或5所述系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：何伟，李帅，王鹏，
申请(专利权)人：聚束科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11