多功能超宽谱光学真空系统技术方案

本发明专利技术揭示了一种多功能超宽谱光学真空系统，系统整体设置于支撑台架上，包括超高真空腔体，其外周侧开设有多个连接法兰口；超高真空腔体的一侧桶壁借助连接有快速进样腔、另一侧桶壁上设置有两组光学窗口组件、顶侧桶壁连接有两台重载型中空Z轴线性驱动器；支撑台架上还设置有一台四维样品台，四维样品台的样品杆部分从超高真空腔体的一侧端面伸入其内部。本发明专利技术能够在一套系统中实现真空环境下对材料表面结构和组成的检测以及对材料生长过程的实时多光谱观测，从而更好地理解和控制材料的生长过程。料的生长过程。料的生长过程。

【技术实现步骤摘要】
多功能超宽谱光学真空系统


[0001]本专利技术涉及一种应用于真空环境下、检测材料表面微观结构的光谱分析系统，具体为一种多功能超宽谱光学真空系统，属于真空科研设备及表面分析


技术介绍

[0002]光谱分析是一种根据物质的光谱来鉴别物质及确定它的化学组成和相对含量的方法，现阶段常见的光谱分析手段主要包括红外光谱、紫外光谱以及拉曼光谱。其中，红外光谱是利用物质对不同波长的红外辐射的吸收特性，进行分子结构和化学组成分析的方法；紫外光谱是根据物质分子对波长为200nm~760nm的电磁波的吸收特性所建立起来的一种进行定性、定量和结构分析的方法；拉曼光谱则是利用拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息并应用于分子结构研究的一种分析方法。随着研究的不断深入，这三种光谱分析法在物理学和材料科学研究中的作用愈发显现。
[0003]当前，绝大多数的红外光谱仪、紫外/可见光谱仪以及拉曼谱仪都只能在大气环境中进行样品的光谱检测，然而在某些特殊情况下、例如在对表面物理或低维材料进行研究时，样品对环境十分敏感、在大气环境中极易被污染或氧化，此时就需要一种能够对处在真空中的样品进行光谱表征的技术。此外，如果能够在材料生长的过程中进行实时的多光谱观测，那么无疑可以更好地帮助技术人员理解和控制材料的生长过程。但目前，市场上仅有Bruker公司生产真空型红外光谱仪，尚未见真空型紫外/可见光谱仪和真空型拉曼光谱仪的产品。
[0004]综上所述，如果能够在现有研究的基础上提出一种全新的、设计合理的多功能超宽谱光学真空系统，综合性地实现对红外光谱、紫外光谱以及拉曼光谱的检测，那么必将对材料表面分析技术的发展提供助力。

技术实现思路

[0005]鉴于现有技术存在上述缺陷，本专利技术的目的是提出一种多功能超宽谱光学真空系统，具体方案如下。
[0006]一种多功能超宽谱光学真空系统，系统整体设置于一个用于起承载作用的支撑台架上，包括一个用于进行材料生长过程的超高真空腔体，所述超高真空腔体主体呈一个横置的桶状结构、底面与所述支撑台架固定连接，所述超高真空腔体的外周侧开设有多个尺寸各异、用于连接外部器材的连接法兰口；所述超高真空腔体的一侧桶壁借助所述连接法兰口连接有用于材料送样的快速进样腔、另一侧桶壁上设置有用于进行侧向光学检测的两组光学窗口组件，所述超高真空腔体的顶侧桶壁借助所述连接法兰口连接有两台用于调整材料与镜头间距离的重载型中空Z轴线性驱动器；所述支撑台架上还设置有一台用于实现材料在所述超高真空腔体内部位置调整
的四维样品台，所述四维样品台的主体与所述支撑台架固定连接、样品杆部分从所述超高真空腔体的一侧端面伸入所述超高真空腔体内部。
[0007]优选地，所述超高真空腔体的材质为316不锈钢，直径为200mm~300mm、长度为500mm~800mm，所述超高真空腔体通过设置于其外部的机械泵、分子泵以及溅射离子泵完成逐级抽真空，所述超高真空腔体的基础真空度不低于1
×
10
‑9mbar。
[0008]优选地，所述超高真空腔体的一侧桶壁借助一个CF35法兰接口与所述快速进样腔相连接。
[0009]优选地，两组所述光学窗口组件包括一组红外窗口组件及一组紫外窗口组件，所述红外窗口组件与所述紫外窗口组件对称设置于所述超高真空腔体的另一侧桶壁上，所述红外窗口组件包括多片带有红外窗片的窗口，所述紫外窗口组件包括多片带有紫外窗片的窗口。
[0010]优选地，所述超高真空腔体的一侧端面借助一个CF100法兰与所述四维样品台固定连接，所述四维样品台可在X、Y、Z三轴方向上移动，其中X轴与Y轴方向均位于水平面内且X轴方向与所述超高真空腔体的桶体中轴线方向相平行、Z轴方向为铅垂线方向。
[0011]优选地，两台所述重载型中空Z轴线性驱动器伸入所述超高真空腔体内并可在Z三轴方向上移动，所述Z轴方向为铅垂线方向，所述重载型中空Z轴线性驱动器上可设置有内嵌式超高真空透镜组件及笼式显微镜头。
[0012]优选地，所述超高真空腔体的顶侧桶壁上借助一个CF35全尺寸法兰接口固定连接有一台用于实时显示所述超高真空腔体内部真空度的超高真空度离子规。
[0013]优选地，所述超高真空腔体的底侧桶壁上借助一个CF150法兰接口与离子泵及插板阀相连接。
[0014]优选地，所述超高真空腔体的另一侧桶壁上借助连接法兰口还固定连接有一套高纯度气体吸附组件，所述高纯度气体吸附组件包含三路高纯气体管路以及一路高纯液体管路，通过一对漏阀控制气体进入所述超高真空腔体内，两个所述漏阀所控制的气体间相互独立。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的优点主要体现在：本专利技术所揭示的一种多功能超宽谱光学真空系统，能够在不同的光学通道上检测红外光谱、紫外光谱以及拉曼光谱，实现真空拉曼
‑
红外联用或真空拉曼
‑
紫外联用，进而完成真空环境下对材料表面结构及组成的检测。同时，依托于本专利技术的硬件结构，还可以在材料生长过程中实现实时的多光谱观测，以帮助技术人员更好地理解和控制材料的生长过程。
[0016]此外，本专利技术也为同领域中其他光学真空科研设备的设计、制造和使用提供了技术启示，具有很高的借鉴、使用及推广价值。
[0017]以下便结合实施例附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详述，以使本专利技术技术方案更易于理解、掌握。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的整体结构俯视示意图；图2为本专利技术的整体结构侧面示意图；
图3为本专利技术的整体结构另一侧面示意图。
[0019]其中： 1、快速进样腔；2、超高真空腔体；3、四维样品台；4、红外窗口组件；5、紫外窗口组件；6、重载型中空Z轴线性驱动器；7、高纯度气体吸附组件；8、超高真空度离子规。
具体实施方式
[0020]如图1~图3所示，本专利技术揭示了一种多功能超宽谱光学真空系统，能够在一套系统中实现真空环境下对材料表面结构和组成的检测以及对材料生长过程的实时多光谱观测，具体方案如下。
[0021]一种多功能超宽谱光学真空系统，系统整体设置于一个用于起承载作用的支撑台架上，包括一个用于进行材料生长过程的超高真空腔体2，所述超高真空腔体2主体呈一个横置的桶状结构、底面与所述支撑台架固定连接，所述超高真空腔体2的外周侧开设有多个尺寸各异、用于连接外部器材的连接法兰口；所述超高真空腔体2的一侧桶壁借助所述连接法兰口连接有用于材料送样的快速进样腔1、另一侧桶壁上设置有用于进行侧向光学检测的两组光学窗口组件，所述超高真空腔体2的顶侧桶壁借助所述连接法兰口连接有两台用于调整材料与镜头间距离的重载型中空Z轴线性驱动器6；所述支撑台架上还设置有一台用于实现材料在所述超高真空腔体2内部位置调整的四维样品台3，所述四维样品台3的主体与所述支撑台架固定连接、样品杆部分从所述超高真空腔体2的一侧端面伸入所述超高真空腔体2内部。
[0022]所述超高真空腔体2的材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能超宽谱光学真空系统，系统整体设置于一个用于起承载作用的支撑台架上，其特征在于：包括一个用于进行材料生长过程的超高真空腔体（2），所述超高真空腔体（2）主体呈一个横置的桶状结构、底面与所述支撑台架固定连接，所述超高真空腔体（2）的外周侧开设有多个尺寸各异、用于连接外部器材的连接法兰口；所述超高真空腔体（2）的一侧桶壁借助所述连接法兰口连接有用于材料送样的快速进样腔（1）、另一侧桶壁上设置有用于进行侧向光学检测的两组光学窗口组件，所述超高真空腔体（2）的顶侧桶壁借助所述连接法兰口连接有两台用于调整材料与镜头间距离的重载型中空Z轴线性驱动器（6）；所述支撑台架上还设置有一台用于实现材料在所述超高真空腔体（2）内部位置调整的四维样品台（3），所述四维样品台（3）的主体与所述支撑台架固定连接、样品杆部分从所述超高真空腔体（2）的一侧端面伸入所述超高真空腔体（2）内部。2.根据权利要求1所述的多功能超宽谱光学真空系统，其特征在于：所述超高真空腔体（2）的材质为316不锈钢，直径为200mm~300mm、长度为500mm~800mm，所述超高真空腔体（2）通过设置于其外部的机械泵、分子泵以及溅射离子泵完成逐级抽真空，所述超高真空腔体（2）的基础真空度不低于1
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‑9mbar。3.根据权利要求1所述的多功能超宽谱光学真空系统，其特征在于：所述超高真空腔体（2）的一侧桶壁借助一个CF35法兰接口与所述快速进样腔（1）相连接。4.根据权利要求1所述的多功能超宽谱光学真空系统，其特征在于：两组所述光学窗口组件包括一组红外窗口组件（4）及一组紫外窗口组件（5），所述红外窗口...

【专利技术属性】
技术研发人员：张冬，马志博，张宏，
申请(专利权)人：苏州华杨科学仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：