CN105466963A - 具有样品调整控制器的电子显微镜 - Google Patents

Abstract

一种具有样品调整控制器的电子显微镜，样品调整控制器包括控制部、关节部、样品部及传动部，其中控制部的一端连接关节部的一端，关节部的另一端连接样品部，而传动部分别连接控制部、关节部和样品部，关节部是由至少一个波纹管构成，操作者能透过操控控制部的控制把手带动传动部的传动杆，使关节部被传动杆带动，进一步改变样品部的位置；本发明的样品调整装器是适合用于任何程度真空的环境。

Description

具有样品调整控制器的电子显微镜

技术领域

本发明是关于一种样品调整控制器，特别是运用在真空环境的样品调整控制器。

背景技术

表面科学是一种研究物体表面微结构的学问，包括了解不同相位的接口的研究，我们可以藉由对接口特性的了解来解释一些宏观的现象，在半导体制程、磁性材料、超导体、燃料电池等方面，表面科学都是相当重要的。

光电子能谱学(photoelectronspectroscopy,PES)是一种表面科学的分析技术，可用来观察物体的表面元素构成、纯物质的实验式、混合物内的杂质元素等，进而分析特定条件下的材料表面，因为光电效应原理当待测物受到真空紫外线(vacuumultraviolet)，或X射线等激发光源照射，待测物中的电子被激发而射出光电子，藉由分析光电子的动能、电离能、强度等物理量，便能了解待测物的性质，这样的测量必须在高真空的环境下进行。

在进行表面测量时，实验人员有时候需要调整待测物的位置，而一般在大气中观测仪器使用之驱动系统，因为含有润滑剂挥发等问题的限制，并不适合运用于高真空的环境，因此应用在光电子能谱仪之驱动组件必需使用超高真空兼容之调整装置，

目前所知的光电子能谱仪所用的待测物调整装置有一些问题，例如真空中异质金属材料难以焊接，或在旋转待测物时旋转中心若非待测物的中心，造成旋转角度后，必需调整X轴及Y轴才能回到样品中心；另外，在面对需要加热或冷却的待测物时，待测物调整装置各组件间的密合程度不佳，可能会造成量测不准确、密封破坏甚至伤害整个机构；因此，发明人认为有必要提供一种新的样品调整控制器。

发明内容

如前所述，发明人为了解决目前光电子能谱仪中的待测物调整器的问题，提供了一种包括波纹管的样品调整控制器。

本发明提供了一种具有样品调整控制器的电子显微镜，其特征在于电子源、显微镜主体、物镜光栏、物镜、真空腔及样品调整控制器，所述电子源、所述物镜光栏及所述物镜是装置于所述显微镜主体，且所述电子源正对所述物镜，所述显微镜主体具有所述物镜的一端的一部份置于所述真空腔之中，同时所述样品调整控制器的一部份位于所述真空腔之中，且物镜正对所述样品调整控制器，其中所述样品调整控制器的特征在于：控制部，其上配置有多个控制把手；中心杆，其一端和所述控制部连接；水平关节部，其具有垂直转动轴，所述垂直转动轴的一端配置转轴，藉由所述转轴和所述中心杆的另一端连接，且所述垂直转动轴套设有中轴齿轮；垂直关节部，其一端和所述垂直转动轴的另一端固定连接，所述垂直关节部是由第一波纹管及第二波纹管串接而成，所述第一波纹管及所述第二波纹管连接处和传动齿轮相接；样品部，位于所述样品调整控制器的底端，具有样品座及样品载台，所述样品座和所述垂直关节部的另一端连接，所述样品载台位于所述样品座的外侧表面，并有前伞齿轮杆贯穿于所述样品座外侧表面，并和所述载台相接；及传动部，具有第一传动杆及第二传动杆，所述第一传动杆及所述第二传动杆皆有一端和所述控制把手的其中之一相接，所述第一传动杆套设有一齿轮，且所述第一传动杆的另一端配置有伞齿轮，而所述第二传动杆的另一端套设有蜗杆，所述蜗杆和所述传动齿轮相接，所述蜗杆和所述传动齿轮的多个齿轮牙相接合；其中，所述第二传动杆的转动能带动所述第一波纹管及所述第二波纹管的形变，进一步带动所述样品部转动。

根据本发明的样品调整控制器，可以藉由传动部的设计，使得操作者在旋转待测物时，是可以使待测物且提供了依X、Y轴及Z轴为中心轴，等进行不同维度的旋转自由度，增加了表面测量实验的方便性。

由于本发明的样品调整控制器是需要对待测物进行加热或是冷却，故本发明的样品调整控制器可以藉由样品座材料的选择，使得样品座具有良好的导热性能，而不会因为加热或冷却而造成损坏，可以保持整个机具的密封度与洁净度。

附图说明

图1为本发明的样品调整控制器示意图；

图2A为本发明样品调整控器的传动部示意图；

图2B为本发明控制部和传动部连接示意图；

图3A为本发明的关节部剖视示意图；

图3B为本发明的关节部形变示意图；

图4为本发明的关节部与样品座相接处的剖面示意图；

图5A为本发明样品调整控器的载台转动结构示意图；

图5B为本发明样品部的截面爆炸示意图；

图6为本发明样品调整控制器运用于光电子能谱仪示意图；及

图7为本发明样品调整控制器运用于扫描式电子显微镜示意图。

附图说明：

样品调整控制器1

控制部12

控制把手121、123、125

填充口122

样品部13

样品座131

样品载台132

前伞齿轮杆135

陶瓷套1350

轮轴1351

弹簧1352

伞齿轮件1353

转轴136

垂直关节部14

侧面拨杆140

第一波纹管141

第二波纹管142

接合部1420

刀刃头1421

螺纹结构1422

传动部15

第一传动杆150

齿轮152

第三传动杆153

后伞齿轮杆154

第二传动杆155

可分离耦合件1550

蜗杆156

传动齿轮157

中心杆16

水平关节部17

中轴齿轮171

第三波纹管172

转轴173

固定框18

光电子能谱设备2

系统载台20

X-Y-Z线性载台22

真空腔24

端口26

电子能量分析装置28

光电子信道280

激发光源29

扫描式电子显微镜3

电子源30

显微镜主体31

物镜光栏32

物镜34

真空腔36

样品38。

具体实施例

本发明以下的说明和附图，仅是为了方便展示本发明样品调整控制器的特征，并使具有本发明相关领域知识者能实施本发明，因此并未亦不需要依真实尺寸绘制，合先叙明。

首先，如图1所示，其中图1是本发明的样品调整控制器示意图，并请同时参阅图2A，为本发明控制部和传动部连接示意图。本发明的样品调整控制器1是由控制部12、样品部13、垂直关节部14、传动部15及水平关节部17所组合而成。其中，垂直关节部14的一端和样品部13连接，另一端和水平关节部17连接，而水平关节部17的另一端是透过中心杆16和控制部12连接，垂直关节部14是由第一波纹管141和第二波纹管142串接而成，而传动部15同时连接垂直关节部14和控制部12。在使用样品调整控制器1时，操作者能透过调整控制部12的控制把手121、123、125来带动传动部15，进一步带动垂直关节部14及水平关节部17，使垂直关节部14及水平关节部17的作动能调整样品部13位置及方向，至于各部件的详细构造及连接关系，稍后详述。另外，控制把手121、123、125可是以手动调整，或是以马达来驱动。在本发明的实施例中，垂直关节部14和样品部13是固定在固定框18上，固定框18是设置于水平关节部17的下方，垂直关节部14是在第一波纹管141和第二波纹管142的相接处以一侧面拨杆140和固定框18连接，并且侧面拨杆140也和传动部15连接，而样品部13是以一转轴136和固定框18连接。

接着，请同时参考图1、图2A及图2B，其中图2A是本发明样品调整控器的传动部示意图。如图2A及图2B所示，本发明的传动部15包括第一传动杆150、第二传动杆155和第三传动杆153，而第一传动杆150的一端是和控制部12的控制把手121连接，第二传动杆155的一端是和控制部12的控制把手123连接，第三传动杆153的一端是和控制部12的控制把手125连接。第一传动杆150未与控制把手121相连的一端有伞齿轮151，同时第一传动杆150套设于齿轮152中，齿轮152于适当位置时可与水平关节部17上的一个中轴齿轮171相接，而此中轴齿轮171是套设在水平关节部17的第三波纹管172上，其中，第三波纹管172的一端是固定端，另一端是可转动端。例如，第三波纹管172与中心杆16连接的地方是转轴173，而第三波纹管172与垂直关节部14连接的一端则不可转动，因此第三波纹管172可视为垂直转动轴。当第一传动杆150的齿轮152和中轴齿轮171相接时，操作者透过控制把手121来操作第一传动杆150，使第一传动杆150转动，则齿轮152便会带动中轴齿轮171旋转，中轴齿轮171的旋转会使第三波纹管172进行以转轴173为旋转中心的旋转，这样的旋转能再带动水平关节部17下方的垂直关节部14及样品部13进行旋转。另外，如前段所述当垂直关节部14和样品部13被带动进行转动超过某一个限界时，第二传动杆155会由可分离耦合件1550所在的地方分离，其中可分离耦合件1550下半部及其上的蜗杆156会跟着垂直关节部14和样品部13一起转动，而可分离耦合件1550上半部的第二传动杆155则不会跟着转动。

另外，操作者还可以使第一传动杆150上下移动，进而使齿轮152和中轴齿轮171分离或接合，具体的，操作者是操控第三控制把手125来使第三传动杆153带动第一传动杆的上下移动，在这个实施方式中，第三传动杆153未和控制把手125相接的一端是L形的结构，并且和第一传动杆150相接。当操作者调整控制把手125时，L形结构的第三传动杆153会带动第一传动杆150上下移动，连带的使第一传动杆150上的齿轮152及伞齿轮151上下移动，因此，操作者可以透过控制把手125来控制齿轮152是否和中轴齿轮171相接。在其他的实施方式中，操作者也能直接透过控制把手121来使第一传动杆150上下移动。接着，第二传动杆155未与控制把手123连接的一端和固定架18连接并套设有蜗杆156，并且，第二传动杆155还设有可分离耦合件1550，可分离耦合件1550是在蜗杆156的上方。此外，蜗杆156和一个传动齿轮157相连接，可以藉由传动齿轮157上的齿轮牙1570和蜗杆156上的齿槽相对。于是，操作者透过对控制把手123的控制，使第二传动杆155进行旋转时，蜗杆156会被带动作旋转，进而带动传动齿轮157，其中，传动齿轮157的转动又能带动垂直关节部14，至于传动齿轮157的转动如何带动垂直关节部14，稍后详述。

再接着，请再同时参考图1、图2A及图3A，其中图3A是本发明的垂直关节部剖视示意图。本发明的垂直关节部14包括第一波纹管141和第二波纹管142，其中第一波纹管141的一端和水平关节部17相连，另一端和第二波纹管142相连，同时第二波纹管142的另一端是和样品部13相连。另外，在其他的实施状态下，样品调整控器1并不具有水平关节部17，因此第一波纹管141的一端是和中心杆16相接。第一波纹管141和第二波纹管142的相接处的侧面拨杆140进一步和传动齿轮157连接。其中，侧面拨杆140的上端是和传动齿轮157的中心连接，而下端是和第一波纹管141和第二波纹管142的相接处连接。如前所述，第二传动杆155的旋转能带动传动齿轮157，转动的传动齿轮157能透过侧面拨杆140的作动而带动垂直关节部14。具体来说，在本发明中，当图2A中的传动齿轮157作顺时针旋转时，第一波纹管141和第二波纹管142的相接处会往远离传动部15的方向移动，反之，当图2A中的传动齿轮157作逆时针旋转时，第一波纹管141和第二波纹管142的相接处会往靠近传动部15的方向移动，藉由这样的移动，传动齿轮157能带动样品部13，改变样品部13的位置。例如，如图3B所示，当第一波纹管141和第二波纹管142的相接处远离传动部15时，第一波纹管141和第二波纹管142都会产生形变，其中第一波纹管141的形变是下端远离传动部15，而上端的位置不变，而第二波纹管142的形变是上端远离传动部15，而下端的位置不变，于是第二波纹管142的形变会使样品部13以转轴136作为中心进行逆时针的轴转，使样品部13的上端远离传动部15，而样品部13的下端靠近传动部15。反之，当第一波纹管141和第二波纹管142的相接处接近传动部15时，第二波纹管142的形变会使样品部13以转轴136作为中心进行顺时针的轴转。此外，样品部13包括样品座131和样品载台132，样品座131内部有容置空间130，当样品部13和垂直关节部14接合时，容置空间130会和第一波纹管141及第二波纹管142连通。在本发明中，样品座131可以是由无氧铜制成。在操作样品调整控制器1时，操作者可以由控制部12的填充口122加入液态气体，液态气体会经由第一波纹管141及第二波纹管142流入容置空间130之中，进而降低和样品座131相接的样品载台132的温度，其中，若使用液态氮冷却，样品载台132的温度可以到达摄氏零下一百七十度。另外，样品载台132也可以加热，例如：接上电阻以通电加热，或在样品载台132旁安装灯丝以热辐射加热，或以电子轰击样品载台132以达加热效果。同时，为了了解样品载台132的温度，样品载台132上装置有测量温度用的热电偶，其中，样品载台132加热的温度可以到达摄氏八百度以上。样品载台132是装置于样品座131的外部侧面，样品载台132也可以是由无氧铜或不锈钢制成，根据不同需求，操作者可更换由不同材料制成的样品载台132。另外，根据不同的实施方式，样品载台132和样品座131可以是一体成形。特别要说明的是，无氧铜的导热能力好且不具有磁性，当样品载台132需要冷却时或加热温度不高时，适合以无氧铜作为其材质，这是因为无氧铜的热膨胀系数很小且和第二波纹管142的材质不锈钢的膨胀系数相近，故在温度瞬间或巨幅变化时，不会因剧烈膨胀或收缩而破裂，也不会因为体积大幅改变而在组件接合触产生缝隙，并且无氧铜本身没有磁性，不会干扰测量的电子讯号，故适合使用在本发明的样品调整控器1的样品部。而当样品载台132需要加热到较高温时则能选择熔点较高的不锈钢、钨或钼。

请再同时参阅图3A及图4，其中图4是本发明的关节部与样品座相接处的剖面示意图。在本发明较佳的实施方式中，第二波纹管142和样品座131顶端开口的外径相同，而第二波纹管142下方有接合部1420，接合部1420底端是用以和样品座131相接，样品座131和接合部1420相接处会处理成一种刀口(knife-edge)结构。具体来说，接合部1420底部有突出且包含斜面的刀刃头1421，而样品座131在和接合部1420相接前，其顶端是平整面。当样品座131和接合部1420相接时，因为样品座131具有延展性且硬度小于接合部1420，刀刃头1421会挤压样品座131的顶端，而形成恰能容置刀刃头1421的刀刃接口1311，如此一来，样品座131和第二波纹管142、接合部1420之间会有良好的密合度。很明显地，使用刀口结构进行样品座131和第二波纹管142相接方式，正可以有效解决先前技术使用焊接所产生的问题。此外，接合部1420的材质可以是不锈钢，而在不同的实施方式中，接合部1420可以是另外焊接在第二波纹管142上。另外，接合部1420内壁有螺纹结构1422，而样品座131的顶端外壁也有螺纹结构1312，使得样品座131和接合部1420结合时，是以旋转使螺纹结构1422和螺纹结构1312互相咬合，本发明使用刀口结构进行样品座131和第二波纹管142相接方式在适当的扭力下，可以重复使用，例如:将拆卸下来的样品座131也可和第二波纹管142再相接，再相接的过程中刀刃头1421同样会挤压样品座131而维持良好的密合度。这样的组装方式相当方便，也能保持在超高真空环境下组件间的密合度，也因为不是以焊接的方式接合第二螺纹管142和样品座131，使得样品座131能够因应不同的需求而替换，或者样品座131损坏时也能轻易更换。在本发明的较佳实施方式中，当第二波纹管142和样品座131顶端开口的外径是22毫米时，以85kgf/cm的扭力可以使接合部1420和样品座131之间无漏气。当第二波纹管142和样品座131顶端开口的外径是27毫米时，以105kgf/cm的扭力可以使接合部1420和样品座131之间无漏气。上述的扭力并未将接合部1420和样品座131之间死锁，而保留了当样品座131的螺纹结构1312有磨损时，能以更大的扭力结合接合部1420和样品座131，以得到无漏气的状态，这样的设计进一步增加样品座131的重复使用性。

以上所述的样品调整控制器1是具有控制部12、中心杆16、水平关节部17、垂直关节部14、样品部13及传动部15，在其他的实施方式中，本发明的样品调整控制器1可以只具有控制部12、中心杆16、垂直关节部14、样品部13及传动部15，其中垂直关节部14是和中心杆16互相连接，也就是说在本实施方式中，并没有水平关节部17及用以带动水平关节部17的齿轮152，至于其他组件及连接关系皆没有变化。

请同时参阅图2A、图5A和图5B，其中图5A是本发明样品调整控制器的样品载台转动结构示意图，图5B是本发明样品部的截面爆炸示意图。接着，进一步说明本发明的样品载台转动结构及其操作。第一传动杆150的一端和控制把手121相连，另一端套设伞齿轮151，并和后伞齿轮杆154的一端相接，后伞齿轮杆154的另一端和另一前伞齿轮杆135的一端，是以彼此的齿轮枢接相连，前伞齿轮杆135是设置于样品座131的外壁，由图5B可知，前伞齿轮杆135包括陶瓷套1350、轮轴1351、弹簧1352及伞齿轮件1353，陶瓷套1350是置于样品座131中，使其一端和样品载台132相接，轮轴1351的一端穿入陶瓷套1350之中，并经由阴阳螺牙(未显示于图中)和样品载台132结合，轮轴1351的另一端套上弹簧1352，再与伞齿轮件1353结合。当操作者透过控制把手121使第一传动杆150旋转时，伞齿轮151会转动并带动齿轮152及前伞齿轮杆135，前伞齿轮杆135会进一步带动样品载台132，使样品载台132转动。其中，陶瓷套1350具有使前伞齿轮杆135转动更顺畅的效能，同时陶瓷套1350及弹簧1352的结构使得样品载台132能顺利被加热或冷却。具体来说，当加热时，样品载台132是未与样品座131接触的，而当冷却时，样品载台132是和样品座131相接触，其中，操控者是透过转动前伞齿轮杆135来控制弹簧1352是否将样品载台132推离样品座131。具体来说，如图5A所示，当第一传动杆150接触到后伞齿轮杆154并继续往下移动时，因为相对应的斜面，后伞齿轮杆154会被往右侧推挤，而往右移动的后伞齿轮杆154会将前伞齿轮杆135往内推挤，于是前伞齿轮杆135会将样品载台132推离样品座131。另外，如前所述，操作者能透过操控控制把手125使第一传动杆150上下移动，因此操作者也能使伞齿轮151和后伞齿轮杆154分离。

透过以上的实施例及操作方式可知，当本发明的样品调整控制器1具有以第一波纹管141和第二波纹管142组成的垂直关节部14时，能使样品部13进行一维方向上的运动。具体的，以图1和图2A来说明，设定一个坐标系，令整个样品调整控制器1是与Z轴方向平行，同时样品部13上的样品载台132的法线是与Y轴方向平行。在图2A中，当操作者转动第二传动杆155时，传动齿轮157会被带动而作顺时针或逆时针旋转。当传动齿轮157作顺时针旋转时，第一波纹管141和第二波纹管142的相接处会往远离传动部15的方向移动，同时使样品部13进行以转轴136为中心的逆时针轴转。反之，当图2A中的传动齿轮157作逆时针旋转时，第一波纹管141和第二波纹管142的相接处会往靠近传动部15的方向移动，同时使样品部13进行以转轴136为中心的顺时针轴转。很明显地，此时样品部13是进行平行Y-Z平面的一维运动，也可以说样品部13是顺着X轴上的R3方向运动。这样的结构操作起来非常方便，且因为机构简单，花费便宜也便于维修。

接着，当本发明的样品调整控制器1具有包括第一波纹管141和第二波纹管142的垂直关节部14，并进一步在中心杆16上连接一具有中轴齿轮171的水平关节部17，且第一传动杆150上有能带动中轴齿轮171的齿轮152时，能使样品部13进行二维方向上的运动；具体的，当操作者转动第一传动杆150来带动中轴齿轮171，能使垂直关节部14及样品部13在Z轴上转动，也就是使样品部13顺着R1方向运动，或是说改变样品部13在X-Y平面上的位置，同时于特定范围内第一波纹管141和第二波纹管142的作动能使样品部13在以X为轴心上进行旋转运动。于是这样的结构能使样品部13在以X、Z为轴心等二个维度上进行旋转运动。同样的，这样的结构操作起来非常方便，且因为机构简单，花费便宜也便于维修。

再接着，当本发明的样品调整控制器1包括具有第一波纹管141和第二波纹管142的垂直关节部14、具有中轴齿轮171的水平关节部17、具有样品座131和与样品座131相连的样品载台132的样品部13、及带动样品载台132运动的伞齿轮组时，此样品载台132能进行三个自由度的旋转运动。具体的，以图1和图2A来说明，设定一个坐标系，令整个样品调整控制器1是与Z轴方向平行，同时样品部13上的样品载台132的法线是与Y轴方向平行。在图2A中，当操作者转动第二传动杆155时，传动齿轮157会被带动而作顺时针或逆时针旋转，当传动齿轮157作顺时针旋转时，第一波纹管141和第二波纹管142的相接处会往远离传动部15的方向移动，同时使样品部13进行以转轴136为中心的逆时针轴转。反之，当图2A中的传动齿轮157作逆时针旋转时，第一波纹管141和第二波纹管142的相接处会往靠近传动部15的方向移动，同时使样品部13进行以转轴136为中心的顺时针轴转，于是能改变样品部13在Y轴上的位置，也可以说是改变样品部13在Y-Z平面上的位置，也就是在R3方向上运动。如图1、图2A及图5A所示，当操作者使第一传动杆150的伞齿轮151与伞齿轮杆152接触并转动第一传动杆150，便能带动前伞齿轮杆135进而带动样品载台132，使样品载台132在Y轴上旋转，亦即顺着R2方向进行运动。当操作者使第一传动杆150的齿轮152与中轴齿轮171接触并转动第一传动杆150，便能带动中轴齿轮171进而带动垂直关节部14及样品部13在Z轴上旋转，亦即使垂直关节部14及样品部13顺着R1方向进行运动，或者说在X-Y平面上运动。因此，藉由本发明样品调整控制器1将垂直关节部14、水平关节部17、传动部15和样品部13经过上述组合及操作后，使得样品部13上的样品载台132能分别在X-Y平面、Y-Z平面、Z-X平面上运动，因此共可以作三个自由度的运动，而且本发明所提出的结构十分简单，组件也不多，因此样品调整控制器1能轻易的操作及维护。

承前段所述，本发明的样品调整控制器1进一步提出以无氧铜作为样品部13的材质。具体而言，无氧铜的导热性能好且不具有磁性，以无氧铜作为样品座131的材质，则能透过在样品座131中填充液态气体的方式来对样品载台132及其承载的样品降温，而不会因样品座131导热能力不好而影响降温，且无氧铜的热膨胀系数和第二波纹管142的材质不锈钢的膨胀系数相近，在改变温度时原件接合处不易因热胀冷缩在使样品座131及第二波纹管142之间出现缝隙影响真空度。另外，除了需在低温环境测量外，当样品载台132需要加热但温度不高时，也适合以无氧铜作为其材质。同时，本发明的波纹管结构在温度改变时，同样也能提供收缩或膨胀的空间，避免其他结构之间的接合出现缝隙。另外，在本发明中，样品部13的样品座131及第二波纹管142的相接处使用了刀口结构，且相接的方式可以是阴阳螺纹的结合，这样的设计增加了组件间的密合度，且便于拆装并重复使用。另外，在本发明中，样品座131可以和样品载台132分离，因此使用者能根据不同的需求选择不同的样品载台132，例如，在需要良好热传导时选用无氧铜制的样品载台132，在需要将样品加热到高温时选用耐热较好的不锈钢制样品载台132。

综上所述，本发明的样品调整控制器1可以进行三个自由度的运动，而如图6所示，当样品调整控制器1进一步与X-Y-Z线性载台22结合后，可以进行六个自由度的运动，具体来说，X-Y-Z线性载台22可以使装置在其中的样品调整控制器1分别在X轴、Y轴或Z轴上进行线性运动，再加上样品调整控制器1本身可以使样品部13在X-Y平面、Y-Z平面和Z-X平面上运动，总共可以使样品部13在六个维度上运动。

请继续参考图6，是本发明样品调整控制器运用于光电子能谱设备示意图。光电子能谱设备2包括系统载台20及样品调整控制器1，系统载台20上有X-Y-Z线性移动载台22、真空腔24及电子能量分析装置28，而X-Y-Z线性移动载台22的与真空腔24连通，电子能量分析装置28则以光电子信道280和真空腔24连通，在使用时，将样品调整控制器1承载样品并置入X-Y-Z线性移动载台22之中，此时，承载样品的样品部13会位于真空腔24之中，真空腔24上有多个端口26，端口26是用以接上真空中使用之各种测量装置；在光电子能谱设备2运作时，真空产生装置会让真空腔24内形成超高真空的状态，接着激发光源29经由装置接口26打入真空腔24之中，当激发光源29，例如：真空紫外线、X射线，打在样品调整控制器1的样品上时，会使样品产生光电子，光电子会进入电子能量分析装置28，操作者便能藉由电子能量分析装置28读取样品的表面电子结构。由于本实施例的光电子能谱设备2是使用本发明的样品调整控制器1，故使得样品部13的位置可以被调整，以使真空腔24中的激发光源29打到样品上时有适合的入射角，并且也能经由样品调整控制器1加热或冷却样品，改变量测的条件；这样的光电子能谱设备2在改变样品部13的位置时，都是以样品为转轴进行旋转，因此不会因转动使样品的位置严重偏离。

此外，在其他的实施状态下，本发明的样品调整控制器1还可以用在扫描式电子显微镜上。请参考图7，是本发明样品调整控制器运用于扫描式电子显微镜示意图。如图7所示，扫描式电子显微镜3具有电子源30、显微镜主体31、物镜光栏32、物镜34、真空腔36及样品调整控制器1。其中，电子源30、物镜光栏32及物镜34是装设在显微镜主体31上，且电子源30正对物镜34，显微镜主体31具有物镜34一端的一部份进入真空腔36之中，并使物镜34正对样品调整控制器1。在使用时，扫描式电子显微镜3使用样品调整控制器1来承载样品38，样品调整控制器1的承载样品38的一端和样品38同样置于扫描式电子显微镜3的真空腔36之中，其中，电子源30会发出电子束打到样品38上，反射的电子经由物镜34被反射到物镜光栏32，物镜光栏32再将反射的电子导引到成像系统，于是操作者能透过成像系统观察样品38的微观结构，并且透过样品调整控制器1来改变样品38的位置，以改变观察的范围。

综前所述，本发明的样品调整控制器1能在高真空的环境中运作，使用的方法是将控制部12以下的部份都置入真空腔，而操作者透过在真空腔外部的控制把手121来调整样品部13的位置；样品调整控制器1并不限于使用在光电子能谱仪和扫描式电子显微镜之中，也能应用在其他需要在真空环境中运作的仪器，例如其他种类的表面分析装置。

本发明的样品调整控制器1除了能实现三个自由度的样品调整，还能进一步和X-Y-Z线性载台22实现六个自由度的样品调整，而在进行转动时，都是以样品的中心轴来作为转动轴，因此是一表面分析实验时的良好器材。

本发明的样品调整控制器1，在样品座131与垂直关节部14接合的部位引进刀口结构，并且以无氧铜作为样品座131的材质，使样品座131有好的密合度及好的导热能力，在进行样品需要加热或冷却的量测时，不会因密合度不佳而影响实验结果。

综上，本发明已通过上述的实施例及变化例进行了详加描述。然而，本领域的技术人员应当了解的是，本发明中所有的实施例在此仅为示例性而非为限制性，也就是说，在不脱离本发明实质精神及范围之内，基于上述所述及的样品调整控制器及其制作方法的其它变化例及修正例均为本发明所涵盖，本发明是由后附的专利申请范围来加以界定的。

Claims (8)

1.一种具有样品调整控制器的电子显微镜，其特征在于一电子源(30)、一显微镜主体(31)、一物镜光栏(32)、一物镜(34)、一真空腔(36)及一样品调整控制器(1)，所述电子源(30)、所述物镜光栏(32)及所述物镜(34)是装置于所述显微镜主体(31)，且所述电子源(30)正对所述物镜(34)，所述显微镜主体(31)具有所述物镜(34)的一端的一部份置于所述真空腔(36)之中，同时所述样品调整控制器(1)的一部份位于所述真空腔(36)之中，且物镜(34)正对所述样品调整控制器(1)，其中所述样品调整控制器(1)的特征在于：

一控制部(12)，其上配置有多个控制把手(121/122/123)；

一中心杆(16)，其一端和所述控制部(12)连接；

一水平关节部(17)，其具有一垂直转动轴(172)，所述垂直转动轴(172)的一端配置一转轴(173)，藉由所述转轴(173)和所述中心杆(16)的另一端连接，且所述垂直转动轴(172)套设有一中轴齿轮(171)；

一垂直关节部(14)，其一端和所述垂直转动轴(172)的另一端固定连接，所述垂直关节部(14)是由一第一波纹管(141)及一第二波纹管(142)串接而成，所述第一波纹管(141)及所述第二波纹管(142)连接处和一传动齿轮(157)相接；

一样品部(13)，位于所述样品调整控制器(1)的底端，具有一样品座(131)及一样品载台(132)，所述样品座(131)和所述垂直关节部(14)的另一端连接，所述样品载台(132)位于所述样品座(131)的外侧表面，并有一前伞齿轮杆(135)贯穿于所述样品座(131)外侧表面，并和所述载台(132)相接；及

一传动部(15)，具有一第一传动杆(150)及一第二传动杆(155)，所述第一传动杆(150)及所述第二传动杆(155)皆有一端和所述控制把手(121/122/123)的其中之一相接，所述第一传动杆(150)套设有一齿轮(152)，且所述第一传动杆(150)的另一端配置有一伞齿轮(151)，而所述第二传动杆(155)的另一端套设有一蜗杆(156)，所述蜗杆(156)和所述传动齿轮(157)相接，所述蜗杆(156)和所述传动齿轮(157)的多个齿轮牙(1571)相接合；其中，

所述第二传动杆(155)的转动能带动所述第一波纹管(141)及所述第二波纹管(142)的形变，进一步带动所述样品部(13)转动。

2.如权利要求1所述的具有样品调整控制器的电子显微镜，其特征在于，所述样品调整控制器(1)的所述样品座(131)中进一步有一容置空间(130)，且所述容置空间(130)和所述第一波纹管(141)及所述第二波纹管(142)连通。

3.如权利要求1所述的具有样品调整控制器的电子显微镜，其特征在于，所述样品调整控制器(1)的所述第二波纹管(142)和所述样品座(131)连接处具有突出的一刀刃结构(1421)。

4.如权利要求3所述的具有样品调整控制器的电子显微镜，其特征在于，所述样品调整控制器(1)的所述样品座(131)和所述第二波纹管(142)相接处有一对应的刀刃接口(1311)，当所述第二波纹管(142)和所述样品座(131)相接时，所述刀刃结构(1421)容置于所述刀刃接口(1311)中。

5.如权利要求1所述的具有样品调整控制器的电子显微镜，其特征在于，所述样品调整控制器(1)的所述第二波纹管(142)和所述样品座(131)是以螺纹结构互相接合。

6.如权利要求1所述的具有样品调整控制器的电子显微镜，其特征在于，所述样品调整控制器(1)的所述样品座(131)是一体成形。

7.如权利要求1所述的具有样品调整控制器的电子显微镜，其特征在于，所述样品调整控制器(1)的所述样品载台(132)的冷却温度达摄氏零下一百七十度。

8.如权利要求1所述的具有样品调整控制器的电子显微镜，其特征在于，所述样品调整控制器(1)的所述样品载台(132)的加热温度达摄氏八百度以上。