[发明专利]一种焦距可变的原子束显微方法

摘要

本发明涉及对材料的显微技术领域，一种焦距可变的原子束显微方法，开启真空泵组对腔体抽真空，使得腔体I内真空优于10‑1Pa，腔体II内真空优于10‑2Pa；储气罐输出气体至喷射头，气体原子以自由射流形式进入腔体I，并通过分流器后，以原子束流形式进入腔体II；原子束流依次通过菲涅尔波带片I、小孔、菲涅尔波带片II后，射到样品表面；调节菲涅尔波带片I、小孔和菲涅尔波带片II三者之间的距离，使得在最终焦点平面上的束斑的有效直径df达到最小值；位移台平移，使得样品位于原子束的最终焦点平面；位移台在xy平面内的1×1微米范围内平移，使得原子束在样品表面扫描；被样品表面反射的部分原子进入探测器；计算机处理数据得到样品表面相关信息。

主权项

1.一种焦距可变的原子束显微方法，焦距可变的原子束显微装置主要包括储气罐(1)、气管(2)、由腔体I(3‑1)和腔体II(3‑2)连接成的真空腔体(3)、喷射头(4)、分流器(5)、菲涅尔波带片I(6)、小孔(7)、菲涅尔波带片II(8)、探测器(9)、样品(10)、样品台(11)、位移台(12)、计算机(13)、抽气口I(14)、真空泵组I(15)、抽气口II(16)，真空泵组II(17)，xyz为三维坐标系，定义喷射头(4)出口中心与分流器(5)入口中心的连线为z轴方向，所述腔体I(3‑1)和腔体II(3‑2)通过分流器(5)连接，腔体II(3‑2)通过抽气口I(14)连接真空泵组I(15)，腔体I(3‑1)通过抽气口II(16)连接真空泵组II(17)；喷射头(4)位于腔体I(3‑1)内，喷射头(4)通过气管(2)与真空腔体(3)外的储气罐(1)连接，喷射头(4)出口与分流器(5)的入口相对，所述菲涅尔波带片I(6)、小孔(7)、菲涅尔波带片II(8)、探测器(9)、样品(10)、样品台(11)、位移台(12)均位于腔体II(3‑2)内，菲涅尔波带片I(6)位于分流器(5)后方，位移台(12)能够三维移动，探测器(9)、位移台(12)分别电缆连接计算机(13)，当气体原子从储气罐(1)通过气管(2)传输至喷射头(4)并以自由射流形式射入腔体I(3‑1)，原子束流的一部分进入分流器(5)入口并通过分流器(5)进入腔体II(3‑2)，喷射头(4)内径为10微米，分流器(5)内径为150微米，喷射头(4)和分流器(5)距离为20毫米，所述小孔(7)的中心位于喷射头(4)出口中心与分流器(5)入口中心的连线的延长线上，所述小孔(7)位于菲涅尔波带片I(6)和菲涅尔波带片II(8)之间，小孔(7)孔径为10微米，原子束流能够依次通过分流器(5)、菲涅尔波带片I(6)、小孔(7)、菲涅尔波带片II(8)后射到样品(10)表面，样品(10)固定于样品台(11)上且位于菲涅尔波带片II(8)后方，样品台(11)固定于位移台(12)，样品(10)表面与z轴方向呈45度角，探测器(9)位于样品(10)表面的一侧，探测器(9)的原子入口与样品(10)表面呈45度角，探测器(9)能够探测被样品(10)表面反射的原子，其特征是：所述一种焦距可变的原子束显微方法的步骤为：一.开启真空泵组II(17)和真空泵组I(15)，分别对腔体I(3‑1)和腔体II(3‑2)抽真空，使得腔体I(3‑1)内真空优于10‑1Pa，腔体II(3‑2)内真空优于10‑2Pa；二.储气罐(1)通过气管(2)输出气体至喷射头(4)，气体原子以自由射流形式进入腔体I(3‑1)，并通过分流器(6)后，以原子束流形式进入腔体II(3‑2)；三.原子束流依次通过菲涅尔波带片I(6)、小孔(7)、菲涅尔波带片II(8)后，射到样品(10)表面；四.沿z轴方向调节菲涅尔波带片I(6)、小孔(7)和菲涅尔波带片II(8)三者之间的距离，使得在最终焦点平面上的束斑的有效直径df达到最小值；五.位移台(12)沿z轴方向平移，使得样品(10)位于原子束的最终焦点平面；六.位移台(12)在xy平面内的1×1微米范围内平移，使得原子束在样品(10)表面扫描；七.被样品(10)表面反射的部分原子进入探测器(9)，探测器(9)所得数据输入计算机(13)；八.计算机(13)处理数据，得到样品(10)表面的相关信息。