[发明专利]一种用于密封腔体内样品冷却和传输的机构

说明书

本发明公开了一种用于密封腔体内样品冷却和传输的机构，包括：对所述密封腔体进行冷却的低温制冷单元；设置在密封腔体内的可移动的样品台；用于在两个或多个密封腔体间对样品进行转移的转移杆。本发明提出的样品冷却传输装置，可安装在扫描电子显微镜、透射电子显微镜、电子束曝光机、聚焦离子束显微镜等含有电子束源或离子束源的微纳加工设备中，实现在真空中冷却样品，进而对低温状态下的样品进行表征检测或加工。同时允许样品台进行微米级精度的移动，并将样品传输至其他真空腔室，而且传输过程中，样品能保持低温状态，以便进行后续操作。

技术领域

本发明属于微纳加工技术领域，具体涉及一种用于密封腔体内样品冷却和传输的机构。

背景技术

对样品的冷却技术被广泛应用于微纳加工和表征技术中，如太赫兹低温超导探测、冷冻电镜技术、低温等离子体刻蚀技术、冰掩模电子束曝光技术等。在这些应用场景里，通常需要将样品在微纳加工设备的真空环境中冷却到液氮温度(77K)甚至液氦温度(4K)。为了实现定点的样品表征与加工，需要精确移动样品的位置，有效隔绝样品的振动。有时为了对样品进行前序或后续操作，还需要在保持样品低温的条件下，将样品在不同真空腔室间转移。

而现有的真空低温样品台往往是固定的，而且无法将样品在不同真空腔室间转移，有些即使可以移动，样品的移动行程也很小。

综上所述，如何提供一种可在微纳加工设备中将样品冷却到低温，并且允许样品高精度移动和在真空腔体间转移的样品冷却传输装置，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于密封腔体内样品冷却和传输的机构，能够用于实现对真空中样品的冷却和高精度、大行程移动，以及样品在真空腔室间的传输。

本发明的密封腔体可以是微纳加工设备的检测腔体，所述微纳加工设备可以是扫描电子显微镜、透射电子显微镜、电子束曝光机、聚焦离子束显微镜等含有电子束源或离子束源的微纳加工设备。本发明的密封腔体可以是在现有的微纳加工设备的基础上得到的密封腔，也可以是重新设计的密封腔。

一种用于密封腔体内样品冷却和传输的机构，包括：

对所述密封腔体进行冷却的低温制冷单元；

设置在密封腔体内的可移动的样品台；

用于在两个或多个密封腔体间对样品进行转移或传输的转移杆。

本发明中，所述低温制冷单元可以为液氮杜瓦瓶结构、或液氦杜瓦瓶结构、脉管制冷机、JT制冷机或GM制冷机等。通过上述低温制冷机构对本发明的密封腔体提供冷量和低温环境。作为优选，所述低温制冷单元为液氮杜瓦瓶结构时，其液氮杜瓦瓶的外壳与所述密封腔体密封对接。

作为一种优选，本发明中所述低温冷源为液氮杜瓦(瓶)，包括外壳、内胆瓶与连接管，所述内胆瓶顶部引出连接管，通过连接管固定在外壳上，外壳与内胆瓶间的夹层空间与密封腔体(比如微纳加工设备)真空腔连通，内胆瓶瓶底为制冷端。优选地，所述液氮杜瓦的连接管有三根，每根连接管长度不小于20厘米，管壁厚不超过1毫米。以减少内胆瓶通过连接管的漏热，延长内胆瓶中液氮的保存时间。优选地，所述液氮杜瓦的内胆瓶瓶底材料为无氧铜。以尽可能减小热传导过程中的热量损失。

当采用脉管制冷机、JT制冷机或GM制冷机等低温冷源时，其冷头即为其制冷端。

作为优选，还包括低温挡板，该低温挡板一端与低温制冷单元的制冷端相连，另一端深入所述密封腔体内。优选地，所述低温挡板材料为无氧铜。以尽可能减小热传导过程中的热量损失。

作为优选，所述密封腔体为微纳加工设备的检测腔；