[发明专利]一种具有可控范围77K至400K温度的可控温度样品台

说明书

技术领域

本发明涉及一种样品台，更特别地说，是指一种适用于电子束-离子束微纳米加 工系统的可控温度样品台。该可控温度样品台由温控样品台和液氮冷却组件构成，液 氮冷却组件为温控样品台提供冷却介质。

背景技术

随着生产力水平的不断提高，能源问题成为人类面临的主要挑战，产品的微型化 是解决能源危机的手段之一，因此纳米科技成为目前国际上的研究热点。纳米科技是 一个前沿基础学科和高技术融为一体的完整体系，它包括纳米制造技术、纳米测量学、 纳米体系物理学、纳米化学、纳米生物学、纳米材料学、纳米电子学和纳米摩擦学等 分支学科，其中，对于涉及纳米材料和纳米器件的纳米制造技术而言，表征和测量是 必不可少的一环，而在测量方面，原位变温测量是当前纳米科学研究核心之一。如图 1所示，公开了一种常规的电子束-离子束微纳米加工系统，该系统包括有真空系统、 离子枪、电子枪、测温控制电路和扫描电镜样品台。待测样品置于扫描电镜样品台上， 真空系统为真空室提供真空度，离子枪出射的离子束作用到待测样品上，电子枪出射 的电子束作用到待测样品上，测温控制电路为加工待测样品提供温度的调节。尽管国 内外有很多适合于扫描电镜的变温样品台，其中有的仅能升温，有的生物扫描电镜的 样品台也仅能在200K以上，而适于双束系统的大范围变温的样品台还鲜见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于电子束-离子束微纳米加工系统的、具有可控范 围77K至400K温度的可控温度样品台，该可控温度样品台由温控样品台1和液 氮冷却组件6构成，液氮冷却组件6为温控样品台1提供冷却介质；温控样品台1 安装在扫描电镜样品台上，液氮冷却组件6置于真空室外，在加工过程中，扫描电 镜样品台不需要大范围的倾斜或转动，减化了进行微纳料加工时的操作步骤。温控样 品台1通过液氮和线圈加热的共同作用，来实现待测样品的温度连续控制，可控温 度范围77K至400K，控温精度0.1K。

所述的温控样品台1由电加热丝103、样品台本体和底座107构成，样品台本 体安装在底座107上，电加热丝103缠绕在样品台本体的凹槽中。样品台本体上设 有水平加工面108、斜加工面101、空腔106、凹槽、A连接头104、B连接头105 和盲孔102；盲孔102内放置有用于采集待测样品在加工时的实际温度T₁的温度传 感器4；A连接头104与液氮冷却组件6的液氮输出管61连通；B连接头105与 液氮流量调节组件的A三通接头71的c端连通；空腔106用于储存液氮，能够起 到快速降低样品台本体的温度。

所述的液氮冷却组件6包括有液氮、液氮瓶68、液氮输出管61、液氮添加管 63、压力表66、以及紫铜棒67上缠绕电加热线65构成的加温件，液氮罐装在液 氮瓶68内，液氮瓶68的瓶颈处安装有密封塞681，液氮瓶68的瓶口上安装有法 兰682，密封塞681和法兰682上分别设有多个通孔，这些通孔分别用于液氮输出 管61、液氮添加管63、连接压力表66的管道和紫铜棒67通过；加温件中的电加 热线65与测温控制电路5连接；压力表66用于测量液氮瓶68内的液氮在加温件 提供的加热条件下升温后产生的压力。

本发明的一种具有可控范围77K至400K温度的可控温度样品台的优点在于：

(1)由于温控样品台1上设有斜加工面101和水平加工面108的两个加工面，并 通过底座107将温控样品台1安装在扫描电镜样品台上，在进行纳米材料和 纳米器件的纳米制造过程中，扫描电镜样品只需进行平移操作，无需调节角度， 扫描电镜样品台更加稳定，成像更加清晰，对中精度高。

(2)通过设置在真空室外部的液氮冷却组件6为温控样品台1提供连续变温、也 可恒定温度的冷却介质，以及动态响应温度变化速度快的特点，使得本发明设 计的电子束-离子束微纳米加工系统特别适合原位变温物性测量。

(3)在原来的电子束-离子束微纳米加工系统中通过增加温控样品台1和液氮冷却 组件6，能够实现可控范围77K至400K温度变化的加工手段，其结构简单、 价格低廉，测温精度高，变温范围宽，适用离子束与原样品台倾斜的双束系统。

附图说明

图1是电子束-离子束微纳米加工系统的结构框图。

图2是本发明温控样品台置于真空室的装配图。

图2A是本发明温控样品台的剖面视图。

图2B是本发明温控样品台的外部结构图。