[发明专利]一种用于深紫外激光器与光发射电子显微镜连接的连接杆

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用磁力作用原理调节封闭体系内光学元件的方法，利用此方法实现封闭体系中光路的有效调节。该方法可以实现从高压，常压，到超高真空等不同气氛中光路的连接和光路的调整，应用于光学仪器、真空仪器等设备中。施用于深紫外激光和紫外激光光源与光发射电子显微镜(PEEM)的连接，实现了PEEM用的深紫外激光和紫外激光等激发光源的光路的有效调节，应用于表面化学、表面物理、薄膜生长、集成电路等表面科学研究和应用领域。

背景技术

许多光学元件常常需要置于封闭体系中，为了实现光路的调整，需要对这些光学元件进行有效地操控。如何在封闭系统之外对这些光学元件进行有效的调控在很多情况下是需要解决的一个难题。我们利用磁力作用原理，通过内置软铁磁体和外置硬铁磁体之间的磁力耦合来对内置于封闭体系中的光学元件进行有效调控，这为许多光学仪器、真空仪器等系统中光学元件的调节提供了一条简单而有效的途径。

例如，深紫外激光和紫外激光具有亮度高、方向性好、单色性好、相干性好等特点，特别是其波长短、能量高。这些优点使其在光电子能谱、光电子发射显微镜、拉曼光谱、荧光光谱、光化学、光刻微加工等技术领域有着重要的应用。但是由于深紫外激光和紫外激光在空气中存在很强的吸收，并且这些激光对人体也有一定的危害，因此需要将深紫外激光和紫外激光光路置于封闭体系中，处于真空或惰性气体保护的条件下。同时，激光光源与相关的显微镜、光谱仪等装置的连接需要采用真空腔体密封的方式。相比较于红外、可见等激光光路，其调节可以在开放的环境下进行，利用光学支架来调节各种光学透镜的几何位置，实现光路的聚焦、偏转等功能。但是对深紫外激光和紫外激光而言，对处于封闭体系中的各种光学元件进行调控则存在一定的困难，如何实现对激光光路的有效调节对深紫外激光和紫外激光的应用将是一个挑战。解决的途径之一是将透镜及透镜支架固定在封闭系统中，利用外控马达对光路进行调节。但是光学透镜支架需要较大的空间，使得整个光路系统体积庞大；此外，外控马达对光路调节比较有限，并且控制复杂，价格昂贵。特别是，有些光路需要在高真空甚至超高真空条件下工作，这样对光学支架、调控马达、外接电缆等材料要求较高，在很多情况下实际上无法满足超高真空的兼容性。因此，亟需发展一种简单的方法对处于真空或气体保护状态下的深紫外激光光路进行有效的调节。

在许多真空系统中为了实现在高真空或超高真空条件下的样品传递，通常采用在真空腔体外置磁力环来控制样品传递的方式。外置磁力环为硬磁体与真空腔体外壁紧密接触，真空腔体内部与之相互作用的为软磁体材料。样品传递结构单元则固定在真空系统内的软磁体材料上。这种方法实现了在真空系统之外对样品进行操控但是又不破坏真空系统中的真空状态。基于相似的原理我们发明了一种光路调节装置，实现在封闭体系之外对深紫外激光和紫外激光进行聚焦、偏转等调控，并设计了一种用于深紫外激光和紫外激光光源与光发射电子显微镜(PEEM)进行对接的装置。此装置用于深紫外激光PEEM，是利用高强度、波长为177.3nm的激光作为激发光源获得高分辨的PEEM图像。

设计光路在真空或流动的氮气气氛下进行传播，所以需要在封闭体系内进行光路的调节。为了获取超高真空环境，一般采用刀口法兰加无氧铜垫圈的密封方式。两端用刀口法兰密封的不锈钢连接装置有可能实现深紫外激光在传播时的无衰减。在连接装置内部安装光学透镜等元件用于实现深紫外激光的聚焦、光路偏转、光学偏振等功能。利用外置硬磁铁体与处于封闭体系中内置光学透镜间的磁力耦合作用来调节光路，通过这种磁力作用进行外控调节的方式实现封闭体系内的光学元件的操控是一种简单、实用、高效的途径。

该方法及利用该方法设计的连接装置除了用于深紫外激光和紫外激光光源与光发射电子显微镜(PEEM)的连接外，在光电子能谱、拉曼光谱、荧光光谱、光化学、光刻微加工等系统与激光连接也会有广泛的应用。

发明内容

本发明提供一种用于深紫外激光器与光发射电子显微镜连接的连接杆，用于深紫外激光和紫外激光光源与光发射电子显微镜的连接，实现在该连接装置外部有效调节装置中的激光光路。

为了实现深紫外激光在封闭体系内的调节，本发明采用的技术方案为：

一种用于深紫外激光器与光发射电子显微镜连接的连接杆，包括径向截面为圆筒形的连接杆体，硬磁体环、光学元件、软磁体材料的不锈钢滑块；

硬磁体环穿套于连接杆体的外部，硬磁体环的内圈为圆形、并与连接杆体同轴；