[发明专利]一种高透射率的原子束显微装置

摘要

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。

主权项

1.一种高透射率的原子束显微装置，主要包括储气罐(1)、气管(2)、由腔体I(3‑1)和腔体II(3‑2)连接成的真空腔体(3)、喷射头(4)、分流器(5)、气体透射窗片(6)、原子衍射片(7)、第一阶菲涅尔环带透射区域上的通孔(7‑1)、第二阶菲涅尔环带透射区域上的通孔(7‑2)、探测器I(8)、样品(9)、样品台(10)、计算机(11)、探测器II(12)、抽气口I(13)、真空泵组I(14)、抽气口II(15)、真空泵组II(16)，所述腔体I(3‑1)和腔体II(3‑2)通过分流器(5)连接，腔体II(3‑2)通过抽气口I(13)连接真空泵组I(14)，腔体I(3‑1)通过抽气口II(15)连接真空泵组II(16)，探测器I(8)和探测器II(12)相同；喷射头(4)位于腔体I(3‑1)内，喷射头(4)通过气管(2)与真空腔体(3)外的储气罐(1)连接，喷射头(4)出口与分流器(5)的入口相对，所述气体透射窗片(6)、原子衍射片(7)、探测器I(8)、探测器II(12)、样品(9)和样品台(10)均位于腔体II(3‑2)内，气体透射窗片(6)位于分流器(5)与原子衍射片(7)之间，样品(9)固定于样品台(10)上且位于原子衍射片(7)后方，样品(9)表面垂直于喷射头(4)出口与分流器(5)的入口的连线，探测器I(8)和探测器II(12)分别位于样品(9)表面两侧，样品台(10)能够三维移动，样品台(10)、探测器I(8)和探测器II(12)分别电缆连接计算机(11)，当气体原子从储气罐(1)通过气管(2)传输至喷射头(4)并以自由射流形式射入腔体I(3‑1)，原子束流的一部分进入分流器(5)入口并通过分流器(5)进入腔体II(3‑2)，能够依次通过气体透射窗片(6)及原子衍射片(7)后射到样品(9)表面，从而形成原子束流的传输路径，在确定气体原子种类、原子束流的动能及显微装置所需的焦距后，能够计算出原子衍射片上相应的菲涅尔环带的透射区域和不透射区域，用于确定通孔的直径及中心位置，其特征是：原子衍射片(7)中心位于喷射头(4)出口中心和分流器(5)入口中心的连线的延长线上，原子衍射片(7)为圆片状，直径为40微米，总厚度为50纳米，由厚度为30纳米的硅片在正反面各镀上厚度为10纳米氮化硅制成，原子衍射片(7)上具有大量孔截面为圆形的通孔，所述通孔的直径及中心位置为在每个透射的菲涅尔环对应的区域设置，通孔中心位于所述透射的菲涅尔环的中心线上，通孔直径为其中心所位于的透射的菲涅尔环的宽度的1.1倍，相邻所述通孔之间的间隙大于40纳米，探测器I(8)和探测器II(12)分别探测被样品(9)表面反射的原子，并以差分对模式工作。