[发明专利]质子显微镜、波谱仪、能谱仪、微纳加工平台

摘要

一种质子显微镜、波谱仪、能谱仪、微纳加工平台，能实现质子透射显微功能；质子扫描显微功能；质子能谱分析功能；质子衍射谱功能；质子对原子核冲击能谱分析功能：利用质子束对样品原子核轰击，使原子核发生穆斯堡尔谱线，测量穆斯堡尔谱线的波长，反射、透射质子的能量，分析原子核的成分、含量，同位素元素的成分、含量；质子定向与样品分子结合可在样品分子外延或分子内部添加氢原子：利用质子获得一个电子转变为氢原子，在样品分子外延或分子内部添加氢原子，生成新的物质；质子束对样品的微纳加工功能：质子的质量大，质子束聚焦系统控制下利用质子束持续轰击样品，对样品进行微纳加工；质子束光刻功能。

主权项

1.质子显微镜、波谱仪、能谱仪、微纳加工平台，其特征是：平台包括：氢气存储罐或氢气发生器(101)、质子发生器(102)、质子束加速部件(103)、质子筛选部件(115)、聚焦扫描部件(104)、光阑(105)、二次背射探测器(106)、样品杆(107)、电磁放大透镜1(108)、电磁放大透镜2(109)、球差校正部件(110)、成像板或CCD或能谱探测器(111)、质子回收部件(112)、图像处理部件或计算机(113)以及真空系统(114)；对质子进行放大是只有一级放大透镜或多级放大透镜构成，其中只有一级放大透镜即为电磁放大透镜1(108)；氢气存储罐或氢气发生器(101)提供氢气；氢气送给质子发生器(102)，质子发生器(102)将氢气通过辉光放电的高速电子撞击，形成质子；质子送到加速部件(103)对质子束进行加速；加速后的送给质子筛选部件(115)，质子筛选部件(115)通过电场和磁场筛选质子；加速和筛选后的质子流经过聚焦控制部件(104)，对质子流进行聚焦；经过加速、筛选和聚焦后的质子束通过光阑(105)；通过光阑(105)的质子束，透过样片杆上的样品；经过电磁放大透镜1(108)，将样品形成一个放大的实像；电磁放大透镜1(108)的放大实像，经过电磁放大透镜2(109)再次放大，形成更大的实像；经过球差校正部件(110)，对图像进行球差校正，形成更清晰的质子流图像；质子流图像在成像板或CCD或能谱探测器(111)成像；质子流图像经过成像板转换为可见光图像，图像成像板采用掺钛的碘化钠晶体感应板、掺钛的碘化铯晶体感应板、掺银的硫化锌晶体感应板、氧化镓钡晶体感应板、锗酸铋晶体感应板、碘化铯晶体感应板、氟化钡晶体感应板、掺铈锂玻璃晶体感应板的无机晶体感应板；或者蒽晶体感应板、有机液体感应板、塑料感应板的有机晶体感应板；转换为可见光图像，由光学系统显示，光学图像经过CMOS图像传感器或CCD传感器转换为视频流，图像处理部件或计算机(113)供计算机存储、显示和数据处理；或质子流图像直接在CCD上成像，将图像视频流送到图像处理部件或计算机(113)供计算机进行存储、显示和数据处理；或质子流轰击能谱探测器(111)，利用能谱探测器测试质子的能量；质子回收部件(112)将成像后的质子转换为氢气进行回收；真空系统(114)对质子显微镜内部抽真空，保证质子在运行过程中受到影响最小，保证质子图像的清晰，同时减少气体对平台部件氧化；二次背射探测器(106)探测从样品上反射过来的质子，从而构成质子扫描显微镜；或二次背射探测器(106)探测质子从样品上撞击出来电子的能量，用于质子扫描显微镜；或二次背射探测器(106)探测质子从样品上撞击出来电子的能量，用于对样品物质的定量和定性分析；质子质量较大，利用质子束轰击样品，将样品刻蚀，将样品按要求进行加工；质子束波长短，利用质子束刻蚀光刻胶，实现纳米和亚纳米的集成电路光刻；本平台利用质子束完成的微纳加工；纳米或亚纳米光刻；样品定性和定量成分分析；同位素定性和定量分析；样品微观显微分析；样品可控添加氢原子进行样品改造的完整系统；利用电子轰击氢气产生质子流，利用电场和磁场控制电子束方向；利用电磁透镜控制质子束汇聚；质子实物粒子的质量比电子大，同样的运行速度下质子实物粒子的德意罗布波长更短，从而提高扫描质子显微镜和透射质子显微镜的分辨率，降低显微镜的加速电压，降低成本，减小显微镜的体积，同时降低显微镜的运营费用；利用氢气产生质子流，利用电场和磁场控制质子束；实现质子的加速，质子速度筛选；质子透射显微功能：质子透过样品利用电磁透镜的放大作用，实现样品透射显微分析；质子扫描显微功能：利用质子束扫描样品表面实现质子扫描显微图像显示；质子能谱分析功能：利用反射质子能谱分析，定量和定性对样品的成分进行测量和分析，利用质子流于轰击样品上的电子实现样品的成分分析；质子衍射谱功能：利用质子束透过样品晶体，在显示屏或CCD上显示衍射图样，对晶体的结构进行分析；质子对原子核冲击能谱分析功能：利用质子束对样品原子核轰击，使原子核发出穆斯堡尔谱线，测量穆斯堡尔谱线的波长，分析物质的成分与结构，分析同位素的定性和定量分析；反射或透射质子的能量，分析原子核的成分和含量，分析同位素元素的成分和含量；质子可控与样品分子结合在样品分子外延或分子内部添加一个氢原子或多个氢原子：利用质子获得一个电子转变为氢原子，在样品分子外延或分子内部添加氢原子，生成新的物质；同时对完成加氢前后各种谱线的变化或显微结构的变化，分析添加的氢原子对物质的影响；质子束对样品的微纳加工功能：质子的质量大，质子束在聚焦系统控制下，利用质子束持续轰击样品，对样品进行微纳加工；质子束光刻功能：现在集成电路的加工线宽越来越小，质子束实物粒子的波长短，用于集成电路的光刻，实现纳米级或亚纳米级的集成电路的光刻加工。