[发明专利]一种高透射率的原子束显微装置

说明书

本发明涉及对材料的显微技术领域，一种高透射率的原子束显微装置，包括储气罐、气管、由腔体I和腔体II连接成的真空腔体、喷射头、分流器、气体透射窗片、原子衍射片、第一阶菲涅尔环带透射区域上的通孔、第二阶菲涅尔环带透射区域上的通孔、探测器I、样品、样品台、计算机、探测器II、抽气口I、真空泵组I、抽气口II、真空泵组II，探测器I和探测器II分别探测被样品表面反射的原子，并以差分对模式工作，本发明采用具有通孔的原子衍射片，原子衍射片易于加工，且通孔按照相应的菲涅尔区有序排列，增加了一定原子束流横截面积上的通孔总面积，提高了原子束流的透射率，能够得到锐利的聚焦束斑，并能够抑制更高阶的衍射，增加了装置的信噪比。

技术领域

本发明涉及对材料的显微技术领域，尤其是一种具有特殊设计的原子衍射片的一种高透射率的原子束显微装置。

背景技术

在显微技术领域，现有电子显微镜只能对导电样品进行成像，且其工作时发射出的电子束的能量较高，会使某些较为敏感的样品表面受到辐射损伤。原子束显微镜能够克服以上缺陷，对易损或绝缘样品进行成像，其通常采用惰性气体原子作为发射原子，惰性气体原子束能量很低，且化学性质非常稳定，这些因素使原子束显微镜能够非破坏性地得到样品表面图像。原子束显微镜的工作原理是：在高真空中，自由原子流通过喷嘴和孔径形成一束气体原子束射向样品表面，同时令样品或孔径在二维平面内扫描，采用质量过滤探测器探测被样品表面反射的原子，并根据气体分压输出图像密度信号。

现有技术存在的缺陷是在原子束显微镜的一种工作方式中，采用菲涅尔波带片将原子以德布罗意物质波的形式聚焦，终极的分辨率由菲涅尔区最外侧的波带的波长所决定，由于原子束流的能量较低，原子不会穿透固态材料，因此菲涅尔波带片上用于透射原子的环必须采用无支撑的结构，这在加工上具有较大难度，另外，某些采用通孔结构的原子衍射片的通孔是随机分布的，其缺点是限制了一定原子束流横截面积上的通孔数量，限制了原子透射率，且原子束聚焦效果不够好，束斑会受到高阶的衍射的干涉，所述一种高透射率的原子束显微装置能够解决问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明一种高透射率的原子束显微装置具有特殊的原子聚焦结构，优点是原子衍射片上每个菲涅尔衍射区上具有更多的通孔，增加了原子束流的透射率，特别是对第一阶的聚焦有更高的透射率及更高的束流强度。

本发明所采用的技术方案是：