[实用新型]一种多电极透射电子显微镜原位电学功能样品杆

说明书

技术领域

本实用新型属于透射电子显微镜配件及纳米材料原位测量研究领域，主要用于微纳尺度下材料电磁性质的原位观测。

背景技术

传统的透射电镜测试，往往是对实验处理前或者实验结束后的材料进行非原位地测试表征。通过对比分析实验前后材料的晶体缺陷、微观结构及化学成分的变化，间接获得材料结构与性能关系之间的认识，从而推断导致其变化的物理机制。这种间接的观察方式由于缺乏直观的显微结构演变数据，会损失很多变化过程中的有用信息，对于很多科学现象不能给出确切的结论。针对此问题，近年来兴起的透射电镜原位技术提供了有效的解决方案，其继承了常规透射电镜所具有的高空间、高时间分辨率的优点，同时又能在透射电镜内部引入了电、磁、力、热等外部激励，在微观尺度下实时、原位的观察、研究材料和器件的结构变化及物理性质，在相应的研究中发现很多新现象并提出了很多新的理论，丰富和提高了人们的认知。

为了实现上述功能必须借助于一系列的透射电镜原位样品杆，但由于透射电子显微镜样品腔室尺寸(毫米量级)限制，透射电镜中的原位技术难度在于不但要将各种物理场准确的加载在样品上，同时还要保证一系列苛刻的条件，例如保持样品极高的机械稳定度，保持电镜系统超高的真空度，不能对成像电子产生太大影响，结构必须紧凑以便适应狭小的电镜样品室的尺寸等等。因此，实现在透射电子显微镜下的多场调控研究仍然是极具挑战性的课题。

目前商用原位电学透射电镜样品杆价格昂贵且存在诸多弊端。首先由于样品杆尺寸限制导致使用困难操作复杂且对样品尺寸有限制，此外测试电极数量有限且难以升级，且由于技术原因，商用样品杆附带芯片耗材价格昂贵。国内外尚无可扩展多电极透射电镜原位样品杆，针对此问题，本发明开发了一种既可简化操作流程宽松对样品尺寸的限制，又可扩展多路电信号来实现纳米材料原位电磁性能测试，还能通过可拆卸样品杆头设计实现更多功能的透射电镜原位电学功能样品杆。

现有商业或自主开发的透射电镜原位电学样品杆，主要存在以下问题：

1.现有商用的透射电镜原位电学样品杆，由于样品杆前端的设计，对材料样品尺寸要求严格且安装难度大，要想实现样品电场的加载，对样品的安装提出很大技术要求，需要借助FIB实现样品与芯片电极的高精度焊接，对滴样则难度更大。

2.现有样品杆电学功能较简单，多数仅仅满足两电极测试需求，且样品杆头与样品杆整体固化，无法实现特殊样品的更换和样品杆功能的有效扩展。Nano‐i/v仅能实现4电极加载电场，而JEM2010和JEM200CX两种型号样品杆前端整体固化。

发明内容

本实用新型的目的在于客服现有技术的不足，提供一种多电极透射电子显微镜原位电学功能样品杆。

本实用新型的多电极透射电子显微镜原位电学功能样品杆，包括手握柄、样品杆外壳、密封圈、导向销、样品杆前端、信号转接头、传感销，所述的手握柄一端和样品杆外壳连接，另一端安装信号转接头，传感销安装在手握柄上，样品杆外壳上安装密封圈和导向销；样品杆外壳前端安装样品杆前端，所述的样品杆前端包括插拔式PCB电路板前片和插拔式PCB电路板后片；样品杆前端通过漆包导线与信号转接头相连；所述的漆包导线位于样品杆外壳内；

所述的插拔式PCB电路板前片上设置有前片前焊盘、测试电极、样品间，测试电极分两排布置在样品间周围；前焊盘和测试电极相连，所述的插拔式PCB电路板后片上设置有后焊盘和后片前焊盘；前片前焊盘与后片前焊盘焊接在一起；后片前焊盘与后焊盘通过集成在PCB电路板中的电路连接，样品放置在样品间处并用银胶与选用的测试电极粘连；后焊盘与信号转接头通过漆包导线相连。

所述的插拔式PCB电路板后片和插拔式PCB电路板前片上相应的位置设有螺丝孔，通过螺丝和前端垫片与样品杆外壳杆头紧固。

本实用新型采用了PCB电路板的设计，且多对电极为对称结构，既实现了多电极的测试需求，又因为对称结构的设计使样品尺寸不再严格受限，且由于采用PCB材料，样品只需用银胶固定安装简便。专门设计可拆卸更换的样品杆前端，既可以实现将样品跟样品杆前端一起整体进行转移，满足必要的处理加工；又可以实现测试电极的功能扩展(针对FEI样品杆扩展至8电极，最多可至16电极)，同时进行多个原位测试过程。

附图说明

图1：多电极透射电子显微镜原位电学样品杆整体示意图；

图2：多电极透射电子显微镜原位电学样品杆前端局部示意图；

图3、插拔式PCB电路板前片示意图；

图4：插拔式PCB电路板后片示意图。