一种超高真空极低温纳米材料制备及表征设备制造技术

本发明专利技术提供一种超高真空极低温纳米材料制备及表征设备，旨在解决目前的纳米材料测量装置仅能实现单一技术手段的测量，且无法提供极低温环境，同时纳米材料的制备后在大气环境下转移也存在诸多影响因素的问题，包括作为安装基体的支撑装置，还包括有：电控箱，用于设备内电气元件集成控制；互联通道，用于设备集成至工作站以将制备出纳米材料传输至下一工序进行原位测量；所述支撑装置的顶端设有依次连接的快速进样装置、样品制备装置、样品测量装置。本发明专利技术尤其适用于超高真空极低温环境下纳米材料的系统性制备和表征，具有较高的社会使用价值和应用前景。用价值和应用前景。用价值和应用前景。

An ultra-high vacuum and ultra-low temperature nano material preparation and characterization equipment

【技术实现步骤摘要】
一种超高真空极低温纳米材料制备及表征设备


[0001]本专利技术涉及纳米材料
，具体涉及一种超高真空极低温纳米材料制备及表征设备。

技术介绍

[0002]纳米材料的表征主要目的是确定纳米材料的一些物理化学特性如形貌、尺寸、粒径、等电点、化学组成、晶型结构、禁带宽度和吸光特性等。目前已有多种技术手段可以实现纳米材料表征，然而目前不同技术手段所采用的测量装置往往不可通用，每种测量装置仅能实现单一技术手段的测量，这阻碍了材料表征技术的发展及相关科学研究的进展。
[0003]同时，极低温区作为最重要的极端物理实验条件之一，可以抑制物质中电子、原子等的无规热运动，凸现纯净的量子力学现象等优点，越来越受到材料表征
的重视。目前的纳米材料测量装置仅能实现单一技术手段的测量，且无法提供极低温环境，同时纳米材料的制备需要单独进行，大气环境下转移至测量设备的过程中也存在诸多影响因素。为此，我们提出了一种超高真空极低温纳米材料制备及表征设备。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决或至少缓解现有技术中所存在的问题。
[0005]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种超高真空极低温纳米材料制备及表征设备，包括作为安装基体的支撑装置，还包括有：电控箱，用于设备内电气元件集成控制；互联通道，用于设备集成至工作站以将制备出纳米材料传输至下一工序进行原位测量；
[0006]所述支撑装置的顶端设有依次连接的快速进样装置、样品制备装置、样品测量装置：
[0007]快速进样装置，用于超高真空状态下快速更换样品及设备内易耗配件；
[0008]样品制备装置，用于超高真空状态下纳米材料的制备及转运制备出纳米材料至样品测量装置；
[0009]样品测量装置，用于超高真空极低温环境下的纳米材料的表征及转运纳米材料至互联通道。
[0010]可选地，所述支撑装置包括支撑框架和设置于支撑框架上的面板，且支撑框架由铝型材框架与不锈钢支撑柱组成。
[0011]可选地，所述快速进样装置包括设置于支撑装置上端的进样腔体，且进样腔体上设有：
[0012]用于样品及设备内易耗配件进料的第一快开门；
[0013]用于与样品制备装置对接的第一对接口；
[0014]用于实现样品及设备内易耗配件在进样腔体与样品制备装置之间相互传递的第一样品传递控制杆。
[0015]可选地，所述样品制备装置包括设置于支撑装置上端的制备腔体和连通于制备腔体上的传输腔体，传输腔体上设有与第一对接口对接的第二对接口，制备腔体上设有：
[0016]用于与样品测量装置对接的第三对接口；
[0017]用于超高真空状态下样品固定及角度控制的样品台组件；
[0018]用于对不同形状纳米材料进行制备的蒸发组件和刻蚀组件；
[0019]用于从正下方观测样品台组件的第一显微观测组件；
[0020]用于从正前方观测样品台组件的第二显微观测组件；
[0021]用于实现样品及设备内易耗配件在快速进样装置与传输腔体之间相互传递的第三样品传递控制杆；
[0022]用于制备出纳米材料在制备腔体与样品测量装置之间相互传递的第二样品传递控制杆。
[0023]可选地，所述制备腔体和传输腔体上均设有若干个用于观察样品传递状态的第一观察窗口。
[0024]可选地，所述样品台组件包括：
[0025]用于样品固定及纳米级精度角度控制的样品台座；
[0026]用于纳米材料制备掩膜版固定及纳米级精度角度控制的掩膜版座；
[0027]用于实现样品台座和掩膜版座进行XYZ轴及旋转四个维度运动的大范围运动件。
[0028]可选地，所述样品测量装置包括设置于支撑装置上端的测量腔体，所述测量腔体内置有对纳米材料表征的测量头，测量腔体上设有：
[0029]用于与第三对接口对接的第四对接口；
[0030]用于制备出纳米材料在测量腔体与样品制备装置之间相互传递的第五样品传递控制杆；
[0031]用于对测量腔体进行制冷并保持极低温环境的氦三制冷机；
[0032]用于直流电条件下运行不发生能量损失以产生磁场的超导磁体；
[0033]用于降低测量头热辐射漏热的冷屏；
[0034]用于透过冷屏和超导磁体并与测量头之间进行光学交互的第三显微观测组件。
[0035]可选地，所述第一对接口、第二对接口、第三对接口、第四对接口和第五对接口上均设有用于保证各装置柔性连接的柔性波纹管和用于选择性的进行打开或关闭通道的超高真空闸板阀。
[0036]可选地，所述测量腔体通过样品转运组件连通有样品转运腔体，样品转运腔体上设有与互联通道相连通的第五对接口，且样品转运腔体上设有用于实现制备出纳米材料在样品转运腔体与互联通道之间相互传递的第四样品传递控制杆。
[0037]可选地，所述快速进样装置、样品制备装置和样品测量装置上均设有超高真空获得及测量组件，超高真空获得及测量组件包括用于对腔体内部抽真空以获得超高真空状态的真空泵组、用于闭合腔体上开口以维持腔体内部超高真空状态的真空板阀、用于腔体内部超高真空状态检测的真空计。
[0038]本专利技术实施例提供了一种超高真空极低温纳米材料制备及表征设备，具备以下有益效果：
[0039]1、本专利技术通过超高真空获得及测量组件保证快速进样装置、样品制备装置和样品
测量装置内部的超高真空状态，其中，样品材料及设备内易耗配件(如掩膜版、探针等)自快速进样装置送入并在超高真空状态下转移至样品制备装置，节省测量时间及成本，样品制备装置对样品进行纳米材料的制备及处理，制备处理完成后，纳米材料送入样品测量装置在超高真空极低温环境下进行纳米材料的表征。
[0040]2、本专利技术通过制备腔体上第一显微观测组件和第二显微观测组件的设置，更加直观准确的判断制备所需纳米材料样品的形状及尺寸精度，且样品台座可以选择增设热辐射加热、电子轰击加热或者直流加热等加热部件，以制备出性能更加优良的纳米材料样品。
[0041]3、本专利技术中样品测量装置在超高真空极低温环境下，通过更换测量头组件在同一套设备中实现多种技术手段的纳米材料表征，可以兼容STM、AFM、MFM、SNOM、输运测量等多种技术手段实现原位纳米材料表征。
[0042]4、本专利技术中各装置对接口上均设有用于保证柔性连接的柔性波纹管和用于选择性打开或关闭通道的超高真空闸板阀，在实现对接互通功能的同时可保证对接的两套装置之间的柔性连接，选择性的进行打开或关闭通道，减少两套装置之间的相互影响。
附图说明
[0043]下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种超高真空极低温纳米材料制备及表征设备的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
[0044]图1为本专利技术立体结构示意图；
[0045]图2为本专利技术结构正视图；
[0046]图3为本专利技术中支撑装置的立体结构图；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高真空极低温纳米材料制备及表征设备，包括作为安装基体的支撑装置(20)，其特征在于，还包括有：电控箱(10)，用于设备内电气元件集成控制；互联通道(60)，用于设备集成至工作站以将制备出纳米材料传输至下一工序进行原位测量；所述支撑装置(20)的顶端设有依次连接的快速进样装置(30)、样品制备装置(40)、样品测量装置(50)：快速进样装置(30)，用于超高真空状态下快速更换样品及设备内易耗配件；样品制备装置(40)，用于超高真空状态下纳米材料的制备及转运制备出纳米材料至样品测量装置(50)；样品测量装置(50)，用于超高真空极低温环境下的纳米材料的表征及转运纳米材料至互联通道(60)。2.如权利要求1所述的超高真空极低温纳米材料制备及表征设备，其特征在于：所述支撑装置(20)包括支撑框架(201)和设置于支撑框架上的面板(202)，且支撑框架(201)由铝型材框架与不锈钢支撑柱组成。3.如权利要求1所述的超高真空极低温纳米材料制备及表征设备，其特征在于：所述快速进样装置(30)包括设置于支撑装置(20)上端的进样腔体(300)，且进样腔体(300)上设有：用于样品及设备内易耗配件进料的第一快开门(301)；用于与样品制备装置(40)对接的第一对接口(302)；用于实现样品及设备内易耗配件在进样腔体(300)与样品制备装置(40)之间相互传递的第一样品传递控制杆(303)。4.如权利要求3所述的超高真空极低温纳米材料制备及表征设备，其特征在于：所述样品制备装置(40)包括设置于支撑装置(20)上端的制备腔体(400)和连通于制备腔体(400)上的传输腔体(401)，传输腔体(401)上设有与第一对接口(302)对接的第二对接口(403)，制备腔体(400)上设有：用于与样品测量装置(50)对接的第三对接口(406)；用于超高真空状态下样品固定及角度控制的样品台组件(402)；用于对不同形状纳米材料进行制备的蒸发组件(407)和刻蚀组件(408)；用于从正下方观测样品台组件(40)的第一显微观测组件(409)；用于从正前方观测样品台组件(40)的第二显微观测组件(410)；用于实现样品及设备内易耗配件在快速进样装置(30)与传输腔体(401)之间相互传递的第三样品传递控制杆(412)；用于制备出纳米材料在制备腔体(400)与样品测量装置(50)之间相互传递的第二样品传递控制杆(411)。5.如权利要求4所述的超高真空极低温纳米材料制备及表征设备，其特征在于：所述制备腔体(400)和传输腔体(401...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，马诚杰，沈敏敏，王城程，
申请(专利权)人：仪晟科学仪器嘉兴有限公司，
类型：发明
国别省市：