[发明专利]一种离子泵隔振装置及其使用方法

说明书

本发明涉及一种离子泵隔振装置及其使用方法，以解决现有技术中离子泵振动会对带电粒子光学设备性能产生负面影响的技术问题，其用于衰减和隔离离子泵与带电粒子光学设备之间的振动，包括隔振连接器和连接于所述隔振连接器两端的密封法兰，两个所述密封法兰分别用于与所述离子泵和带电粒子光学设备连接，通过两个密封法兰分别连接离子泵和带电粒子光学设备，两个密封法兰之间通过隔振连接器隔开，可大幅衰减离子泵振动传导到带电粒子光学设备主体的振动幅度，隔离了离子泵的振动，从而在最大程度上避免了离子泵振动对带电粒子光学设备性能的负面影响。

技术领域

本发明涉及带电粒子光学设备技术领域，具体涉及一种离子泵隔振装置及其使用方法。

背景技术

离子泵是带电粒子光学设备，如电子显微镜和聚焦离子束(FIB)等设备，常用的超高真空获取装置。

如图1所示，配备了场发射电子源的扫描电子显微镜的常见结构的示意图，其中电子枪101配备离子泵102和103，电子镜筒(Column)105配合离子泵104，样品腔室106的真空通常由涡轮分子泵来获取。三个离子泵102、103和104所负责抽气的腔室之间通常由小孔光阑或通道分隔以限制气体的相互流动，从而通过差分抽气的方式在离子泵102所负责抽气的空间形成适合场发射电子源稳定发射的超高真空，其本底通常达到10e^-8Pa的量级。相比较地，样品腔室106的本底真空通常仅为10e^-4或10e^-5Pa的量级。

一方面，由于离子泵配合永磁铁，其体积较大，重量较重，以扫描电子显微镜为例，其配备的中小型离子泵尺寸通常为十几到几十厘米边长，重量为几到十几千克。另一方面，由于带电粒子光学设备尺寸的限制，如图2并结合图1所示，中小型离子泵通常使用约7cm外径的刀口法兰201和带电粒子设备硬性相连，而这种外径法兰对应的导气管202直径一般只有约3.8cm，远小于离子泵泵体的尺寸。因此，离子泵相对带电粒子光学设备在机械上形成类似钟摆结构，其振动的本征频率很低，一般在数十Hz的量级，且其100Hz以下的高价振动的频率也极为丰富。极低的本征频率使离子泵极易受外力影响产生共振，尤其是来自设备安装地面的低频振动。

带电粒子光学设备的一个典型用途是对带电粒子进行高分辨率聚焦和成像，机械振动对于带电粒子光学设备性能的影响是极为负面的。以图1的扫描电子显微镜为例，各离子泵的振动，尤其是连接电子发射源所处腔室的离子泵102的振动，将引起电子枪主体101的受迫振动，从而形成其内部电子发射源的振动。扫描电子显微镜的功能是将电子发射源发出的电子于样品表面汇聚成一个小束斑，进而由其内部的偏转器驱动该小束斑于样品表面进行逐行扫描，并接受样品表面产生的二次电子等信号进行成像，所生成图像的分辨率主要由束斑的大小决定。当电子发射源产生振动时，汇聚在样品表面的束斑也将产生成比例的振动，最终结果是所成图像分辨率的损失和图形的扭曲变形。随着带电粒子光学技术的发展，当前高端扫描电子显微镜已有能力实现亚纳米级的分辨率，因此电子发射源任何微小的振动都会对其实现其极限性能造成障碍。如何在实际应用中避免离子泵的振动对带电粒子光学设备的性能产生影响已经成为一个必须要解决的问题。

发明内容

基于上述表述，本发明提供了一种离子泵隔振装置及其使用方法，以解决现有技术中离子泵振动会对带电粒子光学设备性能产生负面影响的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种离子泵隔振装置，其用于衰减和隔离离子泵与带电粒子光学设备之间的振动，包括隔振件和支撑连接件，所述隔振件包括隔振连接器和分别连接于所述隔振连接器两端的密封法兰，两个密封法兰分别用于与所述离子泵和带电粒子光学设备连接，所述支撑连接件的两端分别可拆卸的连接两个所述密封法兰，以提供两个密封法兰之间的刚性支撑。

与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：