一種超高真空樣品轉移設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種超高真空樣品轉移設備，包括：樣品轉移腔，所述樣品轉移腔通過超高真空維持裝置保持超高真空環(huán)境；所述樣品轉移腔進一步包括：真空腔，由六根真空管路端部并聯(lián)焊接而成，六根真空管路的外側設有能夠與其他裝置進行真空密封連接的真空法蘭，包括第一法蘭、第二法蘭、第三法蘭、第四法蘭、第五法蘭、第六法蘭；手閥，與所述第一法蘭相密封連接；離子泵，與所述第三法蘭密封連接；傳樣設備，與所述第二法蘭密封連接；儲藏室，與所述第五法蘭密封連接；觀察窗，與所述第四法蘭密封連接；密封裝置，與所述第六法蘭密封連接。這樣能保證樣品在超高真空系統(tǒng)間轉移時一直處于超高真空環(huán)境中，防止外界對樣品的污染。
【專利說明】一種超高真空樣品轉移設備
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種超高真空儀器，特別是一種超高真空樣品轉移設備。
【背景技術】
[0002] -般來說，超高真空設備系統(tǒng)由真空泵、真空計、真空腔體及其它元件并借助于真 空管道，按一定要求組合而成。以保證在一定的空間內(nèi)獲得并保持特定真空環(huán)境（典型真 空度好于lxl(T 9mbar)，確保某項工藝過程或物理過程在真空系統(tǒng)內(nèi)實施。超高真空系統(tǒng)在 半導體、機械加工、物理、化學、材料和生物科學等各個研究領域都有著廣泛的應用。
[0003] 樣品在超高真空系統(tǒng)中制備完成后，為了保證其性質(zhì)穩(wěn)定，通常需要在不破壞超 高真空的環(huán)境中進行測試和分析。目前，可以把樣品制備與測試設備集成在一套超高真空 系統(tǒng)中，該種系統(tǒng)一般包含機械手，可用于在腔內(nèi)的某些特定位置轉移樣品，使樣品的制備 和測試都在同一超高真空環(huán)境中完成。然而，一套系統(tǒng)中能集成的測試設備是有限的，想要 更全面的分析樣品性質(zhì)，就不得不將樣品從某一真空系統(tǒng)取出，轉移到其他超高真空系統(tǒng) 中進行測試分析，這個過程不可避免的會接觸空氣和粉塵，造成樣品污染。有的樣品遇到空 氣甚至發(fā)生化學反應，成分和性質(zhì)發(fā)生改變，樣品完全被破壞。
[0004] 人們想出了許多辦法來保護樣品，例如：先在真空腔內(nèi)通入惰性氣體做保護氣，再 將樣品取出并快速放入干凈的樣品盒或真空箱中；或者先在樣品上鍍上一層保護膜再拿出 等。但大都操作復雜，且每種方法都不能避免"開腔取樣"這一操作步驟，使樣品暴露于非 真空的氣體環(huán)境。一旦破壞了樣品周圍的真空環(huán)境，氣體吸附到樣品表面，都會一定程度的 污染樣品。
[0005] 目前，還沒有一種能夠在不破壞超高真空環(huán)境的前提下，實現(xiàn)樣品在不同超高真 空系統(tǒng)間轉移的便攜式設備。 實用新型內(nèi)容
[0006] 本實用新型要解決的技術問題是提供一種超高真空樣品轉移設備，該設備可以保 證樣品從一套超高真空系統(tǒng)轉移到另一套超高真空系統(tǒng)的過程中，樣品時刻處于超高真空 環(huán)境。
[0007] 本實用新型的超高真空樣品轉移設備包括：樣品轉移腔，所述樣品轉移腔通過超 高真空維持裝置保持超高真空環(huán)境；所述樣品轉移腔進一步包括：
[0008] 真空腔，由六根真空管路端部并聯(lián)焊接而成，六根真空管路的外側設有能夠與其 他裝置進行真空密封連接的真空法蘭，包括第一法蘭、第二法蘭、第三法蘭、第四法蘭、第五 法蘭、第六法蘭；
[0009] 手閥，與所述第一法蘭相密封連接；
[0010] 離子泵，與所述第三法蘭密封連接；
[0011] 傳樣設備，與所述第二法蘭密封連接；
[0012] 儲藏室，與所述第五法蘭密封連接；
[0013] 觀察窗，與所述第四法蘭密封連接；
[0014] 密封裝置，與所述第六法蘭密封連接。
[0015] 優(yōu)選地，所述手閥通過固定法蘭與超高真空系統(tǒng)腔體緊密相連，并通過旋轉手閥 控制超高真空系統(tǒng)腔體與轉移腔的通路或閉合。
[0016] 優(yōu)選地，所述傳樣設備包括：用于夾緊樣品并控制樣品移動和轉動的磁力傳樣桿， 用于對傳樣角度進行微調(diào)的角度調(diào)節(jié)器。
[0017] 優(yōu)選地，所述離子泵與配套的離子泵控制單元相連，由電源為其供電，并固定放置 于可移動載具上，所述可移動載具設置有帶剎車裝置的萬向輪。
[0018] 優(yōu)選地，所述樣品儲藏室包括：用于存放樣品的柱形腔體和控制樣品移動的可升 降樣品臺。
[0019] 優(yōu)選地，設備還包括支架，所述支架包括：用于固定樣品轉移腔前部的帶孔支架板 和固定帶孔支架板的直角彎片。
[0020] 本實用新型的超高真空腔可適用于內(nèi)部超過真空度的獲得；真空維持裝置與真空 腔密封相連，包括：離子泵、控制單元和供電設備，可單獨維持樣品轉移腔內(nèi)的超高真空環(huán) 境，一般可使腔內(nèi)氣壓低于3xKT lclmbar。
[0021] 超高真空樣品轉移腔還包括：適于連接超高真空系統(tǒng)的接口，通過真空閥門（如： 手閥）與待對接超高真空系統(tǒng)密封相連，并可控制與對接系統(tǒng)的通斷；傳樣設備，包括磁力 傳樣桿和角度調(diào)節(jié)器，可使樣品在軸線方向移動和繞軸轉動，實現(xiàn)樣品在超高真空系統(tǒng)和 樣品轉移腔之間的傳遞；樣品儲藏室，該儲藏室密封連接超高真空腔并能儲存樣品，可以實 現(xiàn)一次轉移多塊樣品，大大加強了樣品轉移腔的工作效率；支架臺，該支架臺能夠幫助轉移 腔穩(wěn)定放置，并可方便搬運。
[0022] 根據(jù)本實用新型的便攜式超高真空樣品轉移腔可以保證樣品在超高真空系統(tǒng)間 轉移時一直處于超高真空環(huán)境中，防止外界對樣品的污染，并且結構簡單，體積較小，組裝 和拆卸簡易，重量輕巧，方便搬運，各部件利用率高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023] 圖1為本實用新型的整體結構示意圖；
[0024] 圖2為本實用新型樣品轉移腔結構示意圖；
[0025] 圖3為本實用新型樣品轉移腔剖面圖；
[0026] 圖4為本實用新型超1?真空腔和樣品儲減室結構不意圖；
[0027] 圖5為本實用新型支架結構示意圖；
[0028] 圖6為本實用新型超1?真空維持裝置不意圖。
【具體實施方式】
[0029] 如圖所示，本實用新型提供了一種用于在不同超高真空系統(tǒng)間轉移樣品的便攜式 設備，包括樣品轉移腔1和支架8。樣品轉移腔1用于連接某一超高真空系統(tǒng)，從該超高真 空系統(tǒng)移取樣品，再把樣品轉移到另一超高真空系統(tǒng)中；支架8能夠幫助樣品轉移腔1穩(wěn)定 放置，并可方便搬運。樣品轉移腔1與支架8可以方便地進行組合與拆卸。
[0030] 圖1示出了根據(jù)本實用新型一實施例的整體結構立體圖。在本實施例中，樣品轉 移腔1由手閥2、真空腔3、角度調(diào)節(jié)器4、磁力傳樣桿5、離子泵6、樣品儲藏室7及固定法蘭 組成，用于連接超高真空系統(tǒng)進行樣品轉移；并配置了支架8,方便樣品轉移腔1的搬運和 穩(wěn)定放置。
[0031] 圖2示出了根據(jù)本實用新型一實施例的樣品轉移腔部分結構立體圖。如圖所示， 真空腔3由六根真空管路焊接而成，材料例如為不銹鋼，這些管路的外側端部都設有能夠 與其它部件進行真空密封連接的真空法蘭，例如CF刀口法蘭或其他真空法蘭，從而使腔體 的極限真空可以達到超高真空要求?？梢岳斫獾氖?，其他形式的真空腔3或者密封連接方 式也是可以想到的。
[0032] 根據(jù)圖2、圖3所示，可以將構成該真空腔3的六個法蘭命名為第一法蘭9a、第二 法蘭％、第三法蘭9d、第四法蘭9c、第五法蘭9e和第六法蘭9f。在本實施例中，第一法蘭 9a與手閥2密封連接，第二法蘭9b與角度調(diào)節(jié)器4密封連接，第四法蘭9c與玻璃觀察窗法 蘭9h密封連接，可以方便觀察，第三法蘭9d與離子泵6密封連接，用于維持腔內(nèi)真空，第五 法蘭9e與樣品儲藏室7密封相連，用于儲藏樣品，第六法蘭9f用盲法蘭密封住，也可以接 入其他真空裝置擴展其功能?？梢岳斫獾氖?，能夠實現(xiàn)上述功能的其他連接方式也是可能 的。
[0033] 進行樣品轉移時，將上述樣品轉移腔的手閥2與某一超高真空樣品制備系統(tǒng)通過 固定法蘭進行密封連接，保證手閥2兩側都屬于超高真空量級，然后打開手閥2,將磁力傳 樣桿5穿過手閥2,伸至樣品制備系統(tǒng)夾取樣品，夾取過程可能遇到角度偏差，可以通過角 度調(diào)節(jié)器4矯正；抓住樣品后，回撤磁力傳樣桿5,將樣品從超高真空樣品制備系統(tǒng)傳送到 樣品轉移腔，停留在真空腔3內(nèi)；再關閉手閥2。然后從該超商真空樣品制備系統(tǒng)卸下樣品 轉移腔，移至另一超高真空系統(tǒng)上固定，此時再次打開手閥2,通過磁力傳樣桿5將樣品送 入新的超高真空系統(tǒng)，從而實現(xiàn)樣品在兩個超高真空系統(tǒng)間的轉移。轉移過程中由離子泵 6維持樣品轉移腔內(nèi)真空度，一般可優(yōu)于
[0034] 圖3是圖2的一個剖面圖，示出了樣品在轉移過程中的位置。樣品被磁力傳樣桿 頭部10夾住，停留在真空腔3中，并可通過玻璃法蘭觀察窗9h觀察到具體位置。
[0035] 圖4示出了本實用新型一實施例的部分結構立體圖，包括真空腔3和樣品儲藏室 7,兩者通過第五法蘭9e密封相連。如圖所示，樣品儲藏室7包括圓柱形腔體19和可升降 樣品臺20。
[0036] 樣品臺位于圓柱形腔體19內(nèi)部，可以根據(jù)實際樣品大小和形狀制作，用于存放樣 品，并且可通過外部搖桿進行升降。存放樣品時，先將待存放的樣品用磁力傳樣桿5夾住， 退回至真空腔第二法蘭9b右端，再控制可升降樣品臺20下降，通過玻璃觀察窗法蘭9h，確 保樣品臺與待存放樣品位于同一平面，然后用磁力傳樣桿5將樣品放入其中，最后再控制 可升降樣品臺20上升，使樣品臺退回至圓柱形腔體19內(nèi)部，樣品得以存放，此時可以用磁 力傳樣桿5再去夾取其它的樣品；從樣品儲藏室7取出樣品時，可以執(zhí)行類似的步驟。
[0037] 可以想到的是，樣品臺可以設計為多層結構，同時存放多塊樣品，由此實現(xiàn)多塊樣 品在樣品轉移腔中同時轉移，大大提高了工作效率。此外，其他控制樣品臺升降的方式也是 可能的，比如安裝電機驅動，通過磁力驅動等。
[0038] 圖5是根據(jù)本實用新型一實施例的支架部分結構立體圖。支架8由兩個帶孔支架 板15、八個直角彎片11、兩個卡箍臺12、六個底部支撐臺14和平板13組成。直角彎片材料 為鋁型材，其他零件材料都為鋁，均為減輕重量，便于搬運。
[0039] 為了方便支架8與樣品轉移腔1的組裝與拆卸，帶孔支架板15先通過螺桿螺母分 別固定在第一法蘭9a和第二法蘭9b上，直角彎片11、卡箍臺12和底部支撐臺14則先通過 螺絲固定在平板13上，其中卡箍臺12可以調(diào)節(jié)高度，底部支撐臺14可根據(jù)轉移腔的實際 高度選擇是否安裝。
[0040] 將樣品轉移腔1從超高真空樣品制備系統(tǒng)卸下后，可以很方便快速的安裝在支架 8上，具體為：兩個帶孔支架板15插入兩組直角彎片11的空隙中，用螺桿螺母固定，從而固 定住樣品轉移腔1的前部；兩個卡箍臺12固定住磁力傳樣桿5,從而固定住樣品轉移腔1 的后部。整個過程簡單快捷，一人即可完成?？梢韵氲降氖牵渌侠淼墓潭ǚ绞揭彩强尚?的。
[0041] 圖6是根據(jù)本實用新型一實施例的超高真空維持裝置立體圖，包括：離子泵6、離 子泵控制單元16、電源17和可移動載具18。其中，離子泵6通過第三法蘭9d與真空腔3 密封相連，用于維持腔內(nèi)超高真空；控制單元16用于控制離子泵6并顯示腔內(nèi)真空度，并由 電源17供電，16和17 -同放置于載具18上并固定。
[0042] 載具18是可移動的小車，車體由鋁制成，并具有帶剎車裝置的萬向輪。轉移樣品 時，離子泵控制單元16和電源17通過載具18可以與樣品轉移腔1 一起移動，并且十分方 便?？梢岳斫獾氖牵渌问降妮d具也是可行的，比如手提式載具等。
[〇〇43] 雖然以上對本實用新型的實施例的結構、特征和使用方法進行了詳細的描述，但 是這些描述并不意圖限制本實用新型。任何本領域普通技術人員經(jīng)過閱讀這些描述在本實 用新型的精神下對本實用新型進行顯而易見的改進和變更都是可能的，并且這些改進和變 更都落入本實用新型的保護范圍內(nèi)。本實用新型的保護范圍僅由所附權利要求書確定。
【權利要求】
1. 一種超高真空樣品轉移設備，其特征在于，包括：樣品轉移腔，所述樣品轉移腔通過 超商真空維持裝置保持超商真空環(huán)境；所述樣品轉移腔進一步包括： 真空腔，由六根真空管路端部并聯(lián)焊接而成，六根真空管路的外側設有能夠與其他裝 置進行真空密封連接的真空法蘭，包括第一法蘭、第二法蘭、第三法蘭、第四法蘭、第五法 蘭、第六法蘭； 手閥，與所述第一法蘭相密封連接； 離子泵，與所述第三法蘭密封連接； 傳樣設備，與所述第二法蘭密封連接； 儲藏室，與所述第五法蘭密封連接； 觀察窗，與所述第四法蘭密封連接； 密封裝置，與所述第六法蘭密封連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的超高真空樣品轉移設備，其特征在于：所述手閥通過固定法 蘭與超高真空系統(tǒng)腔體緊密相連，并通過旋轉手閥控制超高真空系統(tǒng)腔體與轉移腔的通路 或閉合。
3. 根據(jù)權利要求1所述的超高真空樣品轉移設備，其特征在于：所述傳樣設備包括： 用于夾緊樣品并控制樣品移動和轉動的磁力傳樣桿，用于對傳樣角度進行微調(diào)的角度調(diào)節(jié) 器。
4. 根據(jù)權利要求1所述的超高真空樣品轉移設備，其特征在于：所述離子泵與配套的 離子泵控制單元相連，由電源為其供電，并固定放置于可移動載具上，所述可移動載具設置 有帶剎車裝置的萬向輪。
5. 根據(jù)權利要求1所述的超高真空樣品轉移設備，其特征在于：所述樣品儲藏室包括： 用于存放樣品的柱形腔體和控制樣品移動的可升降樣品臺。
6. 根據(jù)權利要求1所述的超高真空樣品轉移設備，其特征在于：設備還包括支架，所 述支架包括：用于固定樣品轉移腔前部的帶孔支架板和固定帶孔支架板的直角彎片。
【文檔編號】G01N35/00GK203849265SQ201420209856
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權日:2014年4月28日
【發(fā)明者】王業(yè)亮, 邵巖, 高鴻鈞 申請人:中國科學院物理研究所