一种真空气氛处理装置、样品观测系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种真空气氛处理装置，所述装置的顶部与外部的电子束产生装置连接，其特征在于，所述装置为轴对称结构，所述装置从中心轴向外依次包括：中心通道、第一抽气通道、供气腔室和至少一个第二抽气腔室；其中，所述中心通道的出口处设置有压差光阑，用于维持中心通道与外界环境的压强差，并使所述电子束产生装置产生的电子束通过所述中心通道；所述第一抽气通道与所述中心通道连通，用于对所述中心通道抽气；所述供气腔室顶端连接有供气通道，用于对所述装置与待测样品之间的区域供气；所述第二抽气腔室的顶端连接有第二抽气通道，用于对所述装置与待测样品之间的区域抽气。本发明专利技术还公开了一种样品观测系统及方法。

Vacuum atmosphere treatment device, sample observation system and method

The invention discloses a vacuum processing device, electron beam at the top of the device and the external device connection, which is characterized in that the device for axial symmetry structure, wherein the device comprises: outward from the center axis center channel, the first suction passage and the gas chamber and at least a second pumping the gas chamber; the outlet of the center channel is provided with a pressure diaphragm for pressure to maintain the center channel and the external environment is poor, and the electron beam electron beam generated by the center channel; the first exhaust passage and the central channel connectivity, for the center channel pumping; the gas chamber is connected with a gas supply channel, for the regional supply device and between samples to be tested; the top second pumping chambers connected with second suction channel The utility model is used for pumping out the area between the device and the sample to be tested. The invention also discloses a sample observation system and a method thereof.

【技术实现步骤摘要】
一种真空气氛处理装置、样品观测系统及方法
本专利技术涉及扫描电子显微镜领域，尤其涉及一种真空气氛处理装置、样品观测系统及方法。
技术介绍
光学显微镜在使用过程中具有操作简单、待测样品制作简单、对外界环境没有严格要求等优点，因而广泛地应用于科研领域、医疗领域和工业生产领域等；但是，由于光学衍射极限的限制，导致光学显微镜的分辨率低，分辨率的极限值约为200纳米。为了获取更高的分辨率，在20世纪60年代专利技术了扫描电子显微镜(ScanningElectronMicroscope，SEM)，SEM的分辨率可以达到几纳米、甚至能够达到亚纳米量级。但是，电子显微镜在应用过程中也有诸多不便，如：待测样品制备复杂，对测试环境要求严格，需要将样品放置于高真空的样品室内等；因此，使用SEM观测的样品通常需要进行取样、脱水、干燥、镀膜等处理。如此，导致大尺寸样品、含水样品、有机生物样品等不方便应用传统的SEM进行观测。为便于对含水样品、有机生物样品等特殊种类样品进行观测，衍生了一种新型的SEM，其中，最典型的新型SEM为环境扫描电子显微镜(Environmentalscanningelectronmicroscope，ESEM)；ESEM通常具有一个含有某种气氛的具有相对较高压强的样品室，样品室典型的压强范围是0.1托到50托，置于这种条件下的待测样品可以是生物样品等含水样品或非导电样品等不适用于高真空度的样品；但是，ESEM任然具有一个封闭的样品空间，不仅对于大尺寸且不容易分割取样的样品进行观测仍然具有一定的难度，而且不方便对需要快速测量且经常更换样品的样品进行观测。为了解决ESEM在观测样品时存在的弊端，陆续提出了大气扫描电子显微镜(Airscanningelectronmicroscope，ASEM)和在开放的环境中创建一个具有某种气氛且压强可调节的环境；由于ASEM是在开放的环境中对样品进行观测，大气中电子的平均自由程只有几十至几百微米，因此，ASEM的工作距离非常小。在开放的环境中创建一个具有某种气氛的环境是利用一个或多个导管将气体注入到样品附近形成一个局部的气体环境，其弊端在于创建的局部气体环境的压强不稳定，而且压强不容易控制。因此，在没有样品室的开放环境中利用SEM对样品进行观测时，如何创建一观测样品时所需的局部气体环境、如何控制局部气体环境的压强是亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例期望提供一种真空气氛处理装置、样品观测系统和方法，能够创建理想的局部气体环境，使得样品的被观测区域处于理想的观测环境下。本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：本专利技术实施例提供一种真空气氛处理装置，所述装置的顶部与外部的电子束产生装置连接，其特征在于，所述装置为轴对称结构，所述装置从中心轴向外依次包括：中心通道、与外部的第一抽气系统连接的第一抽气通道、与外部的供气系统连接的供气腔室和至少一个与外部的第二抽气系统连接的第二抽气腔室；其中，所述中心通道的出口处设置有压差光阑，用于维持所述中心通道与外界环境的压强差，并用于使所述电子束产生装置产生的电子束由中心通道出射后照射到被测样品上；所述第一抽气通道与所述中心通道连通，用于对所述中心通道抽气；所述供气腔室的底端设置有第一出气口，所述供气腔室的顶端连接有供气通道，所述供气通道通过所述供气腔室对所述装置与待测样品之间的区域供气；所述第二抽气腔室的底端设置有第二出气口，所述第二抽气腔室的顶端连接有第二抽气通道，所述第二抽气通道通过所述抽气腔室对所述装置与待测样品之间的区域抽气。上述方案中，所述中心通道的压强值小于10-1托，所述中心通道的长度小于100毫米。上述方案中，所述供气腔室底部和第二抽气腔室底部的通道口形状为孔阵列或环形。上述方案中，所述装置供入的气体为纯净气体或混合气体。上述方案中，在所述第一抽气通道与所述供气腔室之间还包括：至少一个与外部的第三抽气系统连接的第三抽气腔室，所述第三抽气腔室顶端连接有第三抽气通道，用于对所述装置与待测样品之间的区域抽气。本专利技术实施例还提供一种样品观测系统，所述系统包括：扫描电子显微镜、真空气氛处理装置和样品；其中，所述扫描电子显微镜的镜筒底部与所述真空气氛处理装置的顶部固定连接；所述样品置于所述真空气氛处理装置底部第一距离处；所述真空气氛处理装置为轴对称结构，所述真空气氛处理装置从中心轴向外依次包括：中心通道、与外部的第一抽气系统连接的第一抽气通道、与外部的供气系统连接的供气腔室和与外部的第二抽气系统连接的第二抽气腔室；所述中心通道的出口处设置有压差光阑，用于维持所述中心通道与外界环境的压强差，并用于使所述扫描电子显微镜产生的电子束由中心通道出射后照射到被测样品上；所述第一抽气通道与所述中心通道连通，用于对所述中心通道抽气；所述供气腔室的底端设置有第一出气口，所述供气腔室的顶端连接有供气通道，所述供气通道通过所述供气腔室对所述真空气氛处理装置与所述样品之间的区域供气；所述第二抽气腔室顶端连接有第二抽气通道，所述第二抽气通道通过所述抽气腔室对所述真空气氛处理装置与所述样品之间的区域抽气。上述方案中，所述扫描电子显微镜的镜筒底部与所述真空气氛处理装置的顶部通过螺栓连接，并利用密封装置进行密封。上述方案中，所述中心通道的压强值小于10-1托，所述中心通道的长度小于100毫米。上述方案中，所述供气腔室底部和第二抽气腔室底部的通道口形状为孔阵列或环形。上述方案中，所述真空气氛处理装置供入的气体为纯净气体或混合气体。上述方案中，在所述第一抽气通道与所述供气腔室之间还包括：至少一个与外部的第三抽气系统连接的第三抽气腔室，所述第三抽气腔室顶端连接有第三抽气通道，用于对所述装置与待测样品之间的区域抽气。上述方案中，所述系统还包括至少一个探测器，所述探测器位于所述中心通道下方、并嵌入至所述真空气氛处理装置底部，或所述探测器置于所述中心通道内部。上述方案中，所述系统还包括与所述样品连接的位移台，用于调节所述样品与所述真空气氛处理装置之间的第一距离。上述方案中，所述系统还包括与所述扫描电子显微镜连接的高度调节装置，用于调节所述扫描电子显微镜的高度。本专利技术实施例还提供一种样品观测方法，所述方法应用于扫描电子显微镜系统，所述系统包括：扫描电子显微镜、真空气氛处理装置和样品，其特征在于，所述真空气氛处理装置为轴对称结构，所述真空气氛处理装置从中心轴向外依次包括：中心通道、与外部的第一抽气系统连接的第一抽气通道、与外部的供气系统连接的供气腔室和与外部的第二抽气系统连接的第二抽气腔室，所述方法包括：通过所述第一抽气通道、供气腔室和所述第二抽气腔室在所述真空气氛处理装置与所述样品之间的区域形成局部气体环境，并控制所述真空气氛处理装置与所述样品之间的区域的压强；所述扫描电子显微镜产生的电子束穿过所述中心通道出口处的压差光阑作用于处于所述局部气体环境内的样品，以对所述样品进行观测。上述方案中，所述控制所述真空气氛处理装置与所述样品之间的区域的压强，包括：所述第一抽气系统通过所述第一抽气通道对所述中心通道抽气、所述供气系统通过所述供气腔室顶端连接的供气通道对所述真空气氛处理装置与所述样品之间的区域供气和所述第二抽气系统通过所述第二抽气通道对所述真空气氛处理装置与所述样品本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种真空气氛处理装置，所述装置的顶部与外部的电子束产生装置连接，其特征在于，所述装置为轴对称结构，所述装置从中心轴向外依次包括：中心通道、与外部的第一抽气系统连接的第一抽气通道、与外部的供气系统连接的供气腔室和至少一个与外部的第二抽气系统连接的第二抽气腔室；其中，所述中心通道的出口处设置有压差光阑，用于维持所述中心通道与外界环境的压强差，并用于使所述电子束产生装置产生的电子束由中心通道出射后照射到被测样品上；所述第一抽气通道与所述中心通道连通，用于对所述中心通道抽气；所述供气腔室的底端设置有第一出气口，所述供气腔室的顶端连接有供气通道，所述供气通道通过所述供气腔室对所述装置与待测样品之间的区域供气；所述第二抽气腔室的底端设置有第二出气口，所述第二抽气腔室的顶端连接有第二抽气通道，所述第二抽气通道通过所述抽气腔室对所述装置与待测样品之间的区域抽气。

【技术特征摘要】
1.一种真空气氛处理装置，所述装置的顶部与外部的电子束产生装置连接，其特征在于，所述装置为轴对称结构，所述装置从中心轴向外依次包括：中心通道、与外部的第一抽气系统连接的第一抽气通道、与外部的供气系统连接的供气腔室和至少一个与外部的第二抽气系统连接的第二抽气腔室；其中，所述中心通道的出口处设置有压差光阑，用于维持所述中心通道与外界环境的压强差，并用于使所述电子束产生装置产生的电子束由中心通道出射后照射到被测样品上；所述第一抽气通道与所述中心通道连通，用于对所述中心通道抽气；所述供气腔室的底端设置有第一出气口，所述供气腔室的顶端连接有供气通道，所述供气通道通过所述供气腔室对所述装置与待测样品之间的区域供气；所述第二抽气腔室的底端设置有第二出气口，所述第二抽气腔室的顶端连接有第二抽气通道，所述第二抽气通道通过所述抽气腔室对所述装置与待测样品之间的区域抽气。2.根据权利要求1或2所述装置，其特征在于，所述中心通道的压强值小于10-1托，所述中心通道的长度小于100毫米。3.根据权利要求1或2所述装置，其特征在于，所述供气腔室底部和第二抽气腔室底部的通道口形状为孔阵列或环形。4.根据权利要求1或2所述装置，其特征在于，所述装置供入的气体为纯净气体或混合气体。5.根据权利要求1或2所述装置，其特征在于，在所述第一抽气通道与所述供气腔室之间还包括：至少一个与外部的第三抽气系统连接的第三抽气腔室，所述第三抽气腔室顶端连接有第三抽气通道，用于对所述装置与待测样品之间的区域抽气。6.一种样品观测系统，其特征在于，所述系统包括：扫描电子显微镜、真空气氛处理装置和样品；其中，所述扫描电子显微镜的镜筒底部与所述真空气氛处理装置的顶部固定连接；所述样品置于所述真空气氛处理装置底部第一距离处；所述真空气氛处理装置为轴对称结构，所述真空气氛处理装置从中心轴向外依次包括：中心通道、与外部的第一抽气系统连接的第一抽气通道、与外部的供气系统连接的供气腔室和与外部的第二抽气系统连接的第二抽气腔室；所述中心通道的出口处设置有压差光阑，用于维持所述中心通道与外界环境的压强差，并用于使所述扫描电子显微镜产生的电子束由中心通道出射后照射到被测样品上；所述第一抽气通道与所述中心通道连通，用于对所述中心通道抽气；所述供气腔室的底端设置有第一出气口，所述供气腔室的顶端连接有供气通道，所述供气通道通过所述供气腔室对所述真空气氛处理装置与所述样品之间的区域供气；所述第二抽气腔室顶端连接有第二抽气通道，所述第二抽气通道通过所述抽气腔室对所述真空气氛处理装置与所述样品之间的区域抽气。7.根据权利要求6所述系统，其特征在于，所述扫描电子显微镜的镜筒底部与所述真空气氛处理装置的顶部通过螺栓连接，并利用密封装置进行密封。8.根据权利要求6或7所述系统，其特征在于，所述中心通道的压强值小于10-1托，所述中心通道的长度小于100毫米。9.根据权利要求6或7所述系统，其特征在于，所述供气腔室底部和第二抽气腔室底部的通道口形状为孔阵列或环形。10.根据权利要求6或7所述系统，其特征在于，所述真空气氛处理装...

【专利技术属性】
技术研发人员：何伟，李帅，
申请(专利权)人：聚束科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11