[发明专利]基于电子束扫描显微镜环境下的温度测量系统及测量方法

权利要求书

1.一种基于电子束扫描显微镜环境下的微纳米区域温度测量系统，该系统包括温度测量部分，精确定位部分、数据读出与传输部分，其特征在于，所述温度测量部分包括探针式热电偶(6)，其前端焊接着经过腐蚀后的钨丝探针；所述精确定位部分包括扫描电镜以及安装在扫描电镜中的微纳米操纵仪(5)，并将所述探针式热电偶(6)安装在微纳米操纵仪(5)上，用微纳米操纵仪(5)带动探针式热电偶(6)，移动到待测位置，实现精确定位；所述的数据读出与传输部分含精密数显表(4)、馈入装置(2)和热电偶专用导线(3)，其中，馈入装置(2)用于连接SEM腔体内外并保证腔体内的真空度；所述热电偶专用导线(3)与探针式热电偶(6)连接，所读出的数据经过馈入装置(2)从扫描电镜中导出，接入精密数显表(4)，读出此时的待测区域温度。

2.根据权利要求1所述的一种基于电子束扫描显微镜环境下的微纳米区域温度测量系统，其特征在于，所述作为温度传感器的探针针尖的曲率半径为100nm～10μm，整个探针式热电偶(6)的质量小于等于5g。

3.根据权利要求1所述的一种基于电子束扫描显微镜环境下的微纳米区域温度测量系统，其特征在于，所述微纳米操纵仪(5)的最小移动精度为0.5nm。

4.一种利用权利要求1所述系统的微纳米区域温度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、制备探针式热电偶：选用精度为1级、材料为镍镉-铜镍的金属丝加工成裸装热电偶，并用氩弧焊焊接一段直径为0.3mm的钨丝；然后把这段钨丝腐蚀成所需要尺寸的探针，其尖端的曲率半径为100nm～10μm，腐蚀的方法采用交流电法或者直流电法；

步骤2、将制备好的探针式热电偶安装到SEM腔体中：将微纳米操纵仪安装在SEM腔体内的样品台上并固定；探针式热电偶安装在该微纳米操纵仪上，然后通过馈入装置把热电偶的专用导线引出SEM腔体，连接到精密数显表上；

步骤3、对探针式热电偶进行标定：选择一块已经标定好的标准热电偶和精密数显表，测试一个升温的金属样品，已经安装好的探针式热电偶和标准热电偶同时测量金属样品一个点的温度，从而标定该探针式热电偶的温度；

步骤4、实验测量：待测微纳米尺寸的试样安装在SEM腔体中，通过微纳米操纵仪移动探针式热电偶的位置，达到待测位置，接通精密数显表的电源，读出此时待测点的温度T_p，然后按照已经标定得到的方程，计算出此时待测点的温度T。

5.根据权利要求4所述的一种微纳米区域温度测量方法，其特征在于，所述步骤1中的制备裸装热电偶的金属丝的单股直径为0.2mm，其前端表面积为1mm²。