[发明专利]用于真空环境中的多功能处理装置

说明书

本发明涉及用于真空环境中的多功能处理装置。根据一实施例，一种多功能处理装置可包括：金属平台，包括圆筒状侧壁和封盖圆筒状侧壁的一端的平台层，所述平台层的中央部分处具有开口以用于容纳样品架，所述金属平台上具有第一电极以用于向所述金属平台施加电压；绝缘筒，设置在所述金属平台下侧；水冷筒，设置在所述绝缘筒下侧，所述绝缘筒将所述金属平台和所述水冷筒彼此绝缘地物理连接在一起；以及灯丝，设置在所述金属平台、所述绝缘筒和所述水冷筒定义的筒状空间内并且正对着所述开口，所述灯丝的两端分别连接到两根螺杆电极，所述两根螺杆电极安装到绝缘板上，所述绝缘板固定到所述水冷筒的下侧。

技术领域

本发明总体上涉及样品处理领域，更特别地，涉及一种用于真空环境中的多功能处理装置，其可以用于对各种不同的样品执行各种不同类型的热处理，甚至还可以用于沉积低蒸发温度的材料。本发明的多功能处理装置具有操作简单、易于更换等优点。

背景技术

在真空环境下，为了实现对样品、靶材和其他真空部件的加热处理，主要采用热辐射加热、电子束轰击加热和电流直接加热等方法。热辐射式加热主要依靠辐射的方式将热量传递给需要加热的部件。例如，钨丝在电流通过时产生大量的热量，这些热量以辐射的方式传递到低温部件上，实现对该部件的加热处理。而对于电子束轰击式加热，待加热的部件需要加上正高压，同时钨丝中通入适当的电流，这样由于钨丝发热向外辐射电子束，而这些电子束在电场作用下会轰击带正高压的部件，并且将能量传递给它们，从而实现电子束轰击加热的功能。对于电流直接加热的方式，使电流直接流经半导体样品，由于半导体样品电阻相对较大，电流通过时能够产生大量的热，实现半导体样品自身温度的升高，从而达到电流直接加热半导体材料的目的。

在真空环境下对样品、靶材和相应真空部件的加热处理有着重要的作用。首先对材料生长的基底进行热处理，这样不仅能够除去表面的杂质，得到干净的基底表面，还能够使得表面的原子获得足够的动能，发生重构以形成新的表面结构。其次，在材料沉积过程中，常常使用电阻式蒸发源或电子束轰击式蒸发源将靶材加热升温到相应的温度，使得它们能够沉积到相应的基底上。同时在材料沉积过程中或者完成后，对基底进行热处理，能够使得基底表面的样品获得足够多的动能，从而使得他们能够依靠自身的相互作用形成稳定的结构。此外，在真空系统中，还可能存在着其他需要加热处理的部件。例如在超高真空扫描隧道显微镜系统中的针尖，在使用前需要进行加热处理，使得针尖能够具有稳定优良的状态，得到清晰可靠的数据。

然而，目前尚没有一种处理装置能够实现上述多种处理方式。此外，当在真空环境中实现多种处理时，不仅需要满足各种功能的需要，还需要考虑许多其他问题，例如结构紧凑、冷却水循环、电流导通、高压安全传输、避免短路、以及温度监测等。这些问题为用于真空环境的多功能处理装置的设计和实现带来了难度。

发明内容

针对上述需求，本发明提供一种真空环境下的多功能处理单元。它具有结构简单，功能齐全，体积小的优点。首先该处理单元能够兼容实验室通用的平板型样品架，能够很好地适应实验室的需求。其次，由于该处理单元的简单结构和紧凑设计方便安装在狭小的空间内，为系统节约大量的空间。

根据一示例性实施例，一种多功能处理装置可包括：金属平台，包括圆筒状侧壁和封盖圆筒状侧壁的一端的平台层，所述平台层的中央部分处具有开口以用于容纳样品架，所述金属平台上具有第一电极以用于向所述金属平台施加电压；绝缘筒，设置在所述金属平台下侧；水冷筒，设置在所述绝缘筒下侧，所述绝缘筒将所述金属平台和所述水冷筒彼此绝缘地物理连接在一起；以及灯丝，设置在所述金属平台、所述绝缘筒和所述水冷筒定义的筒状空间内并且正对着所述开口，所述灯丝的两端分别连接到两根螺杆电极，所述两根螺杆电极安装到绝缘板上，所述绝缘板固定到所述水冷筒的下侧。

在一些示例中，所述平台层在所述开口的四周具有凹陷以用于承接样品架。

在一些示例中，所述平台层的一部分以及与之相邻的圆筒状侧壁被切除以暴露所述开口的一侧，所述平台层在所述开口的边缘处的部分中形成有插槽(18)，从而样品架能在该插槽内插入到所述开口中。