本發(fā)明涉及超高真空測(cè)試裝置，尤其是一種超高真空環(huán)境的樣品傳遞裝置。

背景技術(shù)：

目前，公知的超高真空環(huán)境樣品測(cè)量裝置包括測(cè)量腔和樣品臺(tái)兩部分。在進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程時(shí)，需要在大氣環(huán)境中將樣品放置在樣品臺(tái)，再將樣品臺(tái)整體放置到具體的測(cè)量腔中，之后再對(duì)測(cè)量腔的氣壓、溫度等條件進(jìn)行調(diào)控。在此類(lèi)超高真空裝置中，樣品臺(tái)放置在某個(gè)測(cè)量腔后無(wú)法移動(dòng)，而且安裝或者拆卸樣品臺(tái)需要先打開(kāi)測(cè)量腔。這導(dǎo)致測(cè)量腔內(nèi)部暴露在空氣中，在下一次測(cè)量之前需要重新調(diào)節(jié)測(cè)量腔中的環(huán)境參數(shù)。這一過(guò)程比較復(fù)雜，且耗費(fèi)較多時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種能夠大大加快測(cè)量流程速度的超高真空環(huán)境下的樣品傳遞裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)在超高真空中樣品臺(tái)在多個(gè)腔體之間的移動(dòng)與旋轉(zhuǎn)操作。

本發(fā)明的樣品傳遞裝置，通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種超高真空環(huán)境的樣品傳遞裝置，它包括如圖一所示的四個(gè)超高真空環(huán)境的測(cè)量腔體和三個(gè)密封管道，以及五根操作桿，其中，測(cè)量腔體與密封管道為固定機(jī)構(gòu)，操作桿具備伸縮與旋轉(zhuǎn)兩種運(yùn)動(dòng)方式。如圖1所示，測(cè)量腔體a(1)和測(cè)量腔體b(2)通過(guò)密封管道(5)連接，管道走向與坐標(biāo)軸y方向一致；測(cè)量腔體b(2)和測(cè)量腔體c(3)通過(guò)密封管道(6)連接，管道走向與坐標(biāo)軸x方向一致；測(cè)量腔體c(3)和測(cè)量腔體d(4)通過(guò)密封管道(7)連接，管道走向與坐標(biāo)軸z方向一致。測(cè)量腔體a設(shè)有一根與坐標(biāo)軸y方向一致的第一操作桿(8)；測(cè)量腔體b設(shè)有兩個(gè)操作桿，第二操作桿(9)與坐標(biāo)軸x方向一致，第三操縱桿(10)和坐標(biāo)軸z方向一致；測(cè)量腔體c設(shè)有兩個(gè)操作桿，第四操作桿(11)與坐標(biāo)軸y方向一致，第五操作桿(12)和坐標(biāo)軸z方向一致。樣品臺(tái)為一柱狀結(jié)構(gòu)，在樣品臺(tái)內(nèi)部存放有樣品。傳遞樣品的起點(diǎn)在腔體a，通過(guò)第一操作桿(8)把樣品臺(tái)傳遞到測(cè)量腔體b。在測(cè)量腔體b，樣品臺(tái)可以通過(guò)第三操作桿(10)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作，然后通過(guò)第二操作桿(9)傳遞到測(cè)量腔體c。在測(cè)量腔體c，樣品臺(tái)可以通過(guò)第四操作桿(11)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作，然后通過(guò)第五操作桿(12)傳遞到測(cè)量腔體d，從而完成樣品在四個(gè)測(cè)量腔體中的傳遞。

為了完成上述操作，在傳樣桿的末端以及樣品臺(tái)下方需要接入特殊機(jī)械結(jié)構(gòu)，分別命名為取樣頭(圖2-4)、取樣鑰匙(圖5-7)、取樣插梢(圖8-11)和樣品鎖扣(圖12-13)。

取樣頭(圖2-4)由固定連接的空心圓柱(13)和空心插座(14)組成，安裝在第三操作桿(10)的末端。安裝方式為把操作桿圓柱狀的末端插入取樣頭的空心圓柱部分，并通過(guò)螺絲固定。在對(duì)樣品進(jìn)行傳遞操作時(shí)，樣品臺(tái)垂直插入空心插座(14)中，通過(guò)旋轉(zhuǎn)第三操作桿(10)，實(shí)現(xiàn)樣品臺(tái)的旋轉(zhuǎn)操作。

取樣鑰匙為空心方孔柱體(圖5-7)，安裝在第一、第二和第五操作桿的末端。這三根操作桿的末端為方形凸臺(tái)，與取樣鑰匙的內(nèi)孔相匹配。安裝方式為把操作桿的方形凸臺(tái)插入取樣鑰匙的內(nèi)孔，并通過(guò)螺絲固定。取樣鑰匙的一側(cè)具有兩個(gè)圓柱形凸起，安裝的時(shí)候需要把這一側(cè)朝外。在對(duì)樣品進(jìn)行傳遞操作時(shí)，取樣鑰匙的兩個(gè)圓柱形凸起(16)和(17)分別插入樣品臺(tái)的鎖扣下方兩對(duì)插槽(21)或(22)中，通過(guò)操作第一、第二和第五操作桿，實(shí)現(xiàn)樣品臺(tái)的移動(dòng)。

取樣插梢(圖8-11)為帶有長(zhǎng)方形凸臺(tái)的空心圓柱體，安裝在第四操作桿的末端。第四操作桿的末端為圓柱狀，與取樣插梢的圓柱形內(nèi)孔(19)相匹配。安裝方式為把第四操作桿(11)圓柱形末端插入圓柱形內(nèi)孔，并通過(guò)螺絲固定。在對(duì)樣品進(jìn)行傳遞操作時(shí)，取樣插梢方形凸臺(tái)部分(18)垂直插入樣品臺(tái)鎖扣的方形槽(20)中，通過(guò)旋轉(zhuǎn)第四操作桿11，實(shí)現(xiàn)樣品臺(tái)的旋轉(zhuǎn)操作。

樣品臺(tái)鎖扣(圖12-13)為柱狀結(jié)構(gòu)，固定在樣品臺(tái)上。在樣品臺(tái)鎖扣的下部分分別設(shè)有插槽，其中下半部分設(shè)有兩對(duì)末端方向相反的折線插槽(21)和(22)與取樣鑰匙的圓柱形凸起匹配，當(dāng)需要使用向上的力時(shí)，使用插槽對(duì)(21)，當(dāng)需要使用向下力時(shí)，使用插槽對(duì)(22)；上半部分插槽(20)與取樣插梢的凸臺(tái)(18)匹配。樣品臺(tái)鎖扣安裝在樣品臺(tái)上的方式為使用螺絲把樣品臺(tái)鎖扣固定在樣品臺(tái)上。通過(guò)樣品臺(tái)鎖扣與取樣頭、取樣鑰匙和取樣插梢的配合使用，實(shí)現(xiàn)樣品臺(tái)在超高真空中的移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明提供了一種超高真空環(huán)境的樣品檢測(cè)裝置，通過(guò)操作構(gòu)件就可以實(shí)現(xiàn)樣品及樣品臺(tái)在空間中6個(gè)自由度的三維的移動(dòng)與旋轉(zhuǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)樣品臺(tái)在多個(gè)腔體之間的移動(dòng)。全部過(guò)程只需要對(duì)控制桿進(jìn)行操作，避免直接接觸樣品臺(tái)，操作方便精準(zhǔn)，且整個(gè)過(guò)程無(wú)需重新調(diào)節(jié)測(cè)量腔中的環(huán)境參數(shù)。

附圖說(shuō)明

圖1：本發(fā)明樣品檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖2：本發(fā)明取樣頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3：本發(fā)明取樣頭的側(cè)視圖；

圖4：本發(fā)明取樣頭的俯視圖；

圖5：本發(fā)明取樣鑰匙的結(jié)構(gòu)立體圖；

圖6：本發(fā)明取樣鑰匙的主視圖；

圖7：本發(fā)明取樣鑰匙的側(cè)視圖；

圖8：旋轉(zhuǎn)前本發(fā)明樣品；

圖9：旋轉(zhuǎn)后本發(fā)明樣品；

圖10：本發(fā)明樣品取樣插梢的側(cè)視圖；

圖11：本發(fā)明樣品取樣插梢的立體圖；

圖12：取樣插梢的示意圖本發(fā)明樣品臺(tái)鎖扣主視圖；

圖13：取樣插梢的示意圖本發(fā)明樣品臺(tái)鎖扣俯視圖；

各圖中的標(biāo)號(hào)：1-超高真空測(cè)量腔體a；2-超高真空測(cè)量腔體b；3-超高真空測(cè)量腔體c；4-超高真空測(cè)量腔體d；5-超高真空測(cè)量腔體a和超高真空測(cè)量腔體b之間的管道；6-超高真空測(cè)量腔體b和超高真空測(cè)量腔體c之間的管道；7-超高真空測(cè)量腔體c和超高真空測(cè)量腔體d之間的管道；8-超高真空測(cè)量腔體a的操作桿；9-超高真空測(cè)量腔體b延x方向的操作桿；10-超高真空測(cè)量腔體b延y方向的操作桿；11-超高真空測(cè)量腔體c延y方向的操作桿；12-超高真空測(cè)量腔體c延z方向的操作桿；13-取樣頭的空心柱；14-取樣頭的空心插座；15-取樣鑰匙的空心孔；16-取樣鑰匙的凸起；17-取樣鑰匙的凸起；18-取樣插梢的凸臺(tái)；19-取樣插梢的空心圓柱體；20-鎖扣方形插槽；21-鎖扣折線插槽對(duì)；22-鎖扣折線插槽對(duì)；23-鎖扣的螺孔。

具體實(shí)施方案

參考圖1，本發(fā)明操作桿8設(shè)置在測(cè)量腔體1內(nèi)；水平管道5連接測(cè)量腔體1與測(cè)量腔體2；操作桿9和10設(shè)置在測(cè)量腔體2內(nèi)；水平管道6連接測(cè)量腔體2與測(cè)量腔體3；操作桿11和12設(shè)置在測(cè)量腔體3內(nèi)；垂直管道7連接測(cè)量腔體3與測(cè)量腔體4。

操作桿8、9和12與樣品臺(tái)鎖扣活動(dòng)連接，具體結(jié)構(gòu)如下：取樣鑰匙為空心方孔柱體(圖5-圖7)，安裝在操作桿8、9或12的末端。這三根操作桿的末端為方形凸臺(tái)，與取樣鑰匙的內(nèi)孔相匹配。這三根操作桿的末端為方形凸臺(tái)，與取樣鑰匙的內(nèi)孔15相匹配。安裝方式為把操作桿的方形凸臺(tái)插入取樣鑰匙的內(nèi)孔，并通過(guò)螺絲固定。取樣鑰匙的一側(cè)具有兩個(gè)圓柱形凸起16和17，安裝的時(shí)候需要把這一側(cè)朝外。在對(duì)樣品進(jìn)行傳遞操作時(shí)，取樣鑰匙的圓柱形凸起16和17插入樣品臺(tái)的鎖扣下方插槽對(duì)21或22，通過(guò)操作桿8、9或12，實(shí)現(xiàn)樣品臺(tái)在不同測(cè)量腔體之間的移動(dòng)。

操作桿10與樣品臺(tái)鎖扣活動(dòng)連接，具體結(jié)構(gòu)如下：取樣頭(圖2-圖4)由固定連接的空心圓柱13和空心插座14組成，安裝在操作桿10的末端，通過(guò)螺絲將操作桿10與取樣頭的13固定?？招牟遄?4的中間為空心圓，尺寸與樣品臺(tái)匹配，樣品臺(tái)可以插入該空心圓，實(shí)現(xiàn)樣品臺(tái)與空心插座14的連接。這樣通過(guò)操作桿10便可以實(shí)現(xiàn)樣品臺(tái)的旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)時(shí)的具體情況如下：當(dāng)樣品臺(tái)通過(guò)管道5進(jìn)入測(cè)量腔體2后，插入操作桿10固定好的取樣頭的空心插座13中，此時(shí)圓柱形樣品臺(tái)軸線沿著y軸。通過(guò)操作桿10旋轉(zhuǎn)90°，可以使固定在取樣頭上的圓柱形樣品臺(tái)軸線由y軸方向朝x軸。

操作桿11與取樣插梢活動(dòng)連接，具體結(jié)構(gòu)如下：取樣插梢(圖8-圖11)由固定連接的方形插梢18和空心圓柱19組成，安裝在操作桿11的末端，通過(guò)螺絲將操作桿11與取樣插梢的19部分固定。在對(duì)樣品進(jìn)行傳遞操作時(shí)，方形插梢18插入樣品臺(tái)的鎖扣上方插槽20，這樣通過(guò)操作桿11便可以實(shí)現(xiàn)樣品臺(tái)的旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)時(shí)的具體情況如下：當(dāng)樣品臺(tái)通過(guò)管道6進(jìn)入測(cè)量腔體3后，將方形插梢18插入樣品臺(tái)的鎖扣上方插槽20，此時(shí)圓柱形樣品臺(tái)軸線沿著x軸，通過(guò)操作桿11旋轉(zhuǎn)90°，可以使固定在取樣頭上的圓柱形樣品臺(tái)軸線由x軸方向朝z軸。

本發(fā)明測(cè)試完整操作過(guò)程如下：

a)首先樣品從測(cè)量腔體1中進(jìn)入，操作桿8與取樣鑰匙15固定，鎖扣固定于樣品臺(tái)下端，取樣鑰匙16和17與樣品臺(tái)鎖扣插槽對(duì)21或22活動(dòng)連接，通過(guò)操作桿8使得樣品臺(tái)沿y軸方向正向移動(dòng)，樣品臺(tái)通過(guò)管道5進(jìn)入測(cè)量腔體2中；

b)取樣頭固定連接在操作桿10末端，樣品臺(tái)插入取樣頭的空心插座14后將操作桿8退出，然后操作桿10旋轉(zhuǎn)90°，使得樣品臺(tái)轉(zhuǎn)為沿x軸方向，此時(shí)操作桿9前端固定同樣結(jié)構(gòu)的取樣鑰匙，使其與樣品臺(tái)鎖扣插槽對(duì)21或22配合，再退出操作桿10，通過(guò)操作桿9使得樣品臺(tái)沿著x軸負(fù)向移動(dòng)，樣品臺(tái)通過(guò)管道6進(jìn)入測(cè)量腔體3中；

c)將固定于操作桿11末端的取樣插梢方形部分18插入樣品臺(tái)鎖扣插槽20內(nèi)，然后退出操作桿9，再將操作桿11旋轉(zhuǎn)90°，使得樣品臺(tái)轉(zhuǎn)為沿z軸方向；將固定于操作桿12末端的取樣鑰匙17和16與樣品臺(tái)插槽對(duì)21或22配合，然后退出操作桿11，通過(guò)操作桿11使得樣品臺(tái)沿著z軸正向移動(dòng)，樣品臺(tái)通過(guò)管道7進(jìn)入測(cè)量腔體4中。

至此全部過(guò)程完成，樣品臺(tái)通過(guò)操作使用操作桿移動(dòng)到目的位置，在沒(méi)有破壞測(cè)量腔體內(nèi)的超高真空環(huán)境下，完成了樣品臺(tái)在三維空間中的移動(dòng)與旋轉(zhuǎn)。