CN108872358B - 一种用于提高二次离子质谱仪选样效率的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于提高二次离子质谱仪选样效率的装置，包括计算机、显微镜主体、显微镜载物台和坐标转换系统，显微镜载物台上安装有限位器模块、驱动模块和位置感应模块，显微镜主体、限位器模块、驱动模块和位置感应模块与计算机相连，计算机控制驱动模块在显微镜载物台上移动，限位器模块限制驱动模块的最大位移，位置感应模块感应驱动模块的移动位置坐标，坐标转换系统将移动位置坐标转换为二次离子质谱仪相应的坐标。本发明装置是在原有的显微镜中进行改造而得到，其成本低、操作方便，能全自动精确进行显微镜下选点，并且通过坐标转换系统可以精确转换坐标，保证了二次离子质谱仪的做样的位置精度，节省了二次离子质谱仪的选样时间。

Description

一种用于提高二次离子质谱仪选样效率的装置

技术领域

本发明涉及地质样品、半导体材料分析检测的技术领域，具体涉及一种适用于二次离子质谱仪分析的样品预选点的方法。

背景技术

二次离子质谱分析法是微区原位分析的一种先进方法，具有高灵敏度、高空间分辨率和高精度的优点，近年来，在地学相关领域发展迅猛，在地球科学中具有无可替代的运用价值。目前仪器在应用中存在的缺陷主要是仪器样品室光学系统视域小、分辨率低，导致实验开始前的选点耗时过长，具体体现在普通样品选点耗时长和薄片等大颗粒样品选点定位困难。

普通样品选点耗时长：在二次离子质谱分析过程中，仪器要求在实验开始前一次性把所需要分析的样品点选择完并保存好，此过程需要耗费较长的时间。例如锆石U-Pb定年，一般情况下，一个样品靶分析若需要10-20小时，选点耗费的机时将在1-2小时(大概选择一个样品点需要30-60秒)，大约占分析时间的10％。对于那些具有复杂核边结构的样品或者小颗粒样品，由于光学系统分辨率的限制，所需时间将会更长。另外，对于氧同位素分析，选点所耗费的时间跟U-Pb定年一样，但是分析速度快，选点占实际分析时间的比例可能高达40％，毕竟定年分析是13分钟一个点左右，而氧同位素只需要3分钟就能测试一个样品点。因此减少日常选点耗费的机时是提高仪器利用率的一个重要途径。

薄片等大颗粒样品选点定位困难：二次离子质谱选点时是通过仪器自带的相机辅助完成的，仪器相机能够观察的最大视域大概是1.5mm*1.5mm，整个样品靶是25.4mm直径的圆，而待分析的样品区域往往只有20um左右，不到整个样品靶的千分之一，在约2mm²的视域内找到待分析的样品部位是十分困难的，通常需要预先准备好整个样品靶区域范围内的样品透反射全图，根据图上各特征点(如矿物边界等)的相对位置关系确定视域所在的位置，对于薄片上的大颗粒样品往往超出一个视域内，找不到可以确定相对位置关系的具有特征的点，这就给样品名称的确定、薄片上所选择的样品点的确定带来了很大的困扰，需要浪费大量的个人精力和仪器机时才能完成样品的定位。

因此，改造一台自带坐标样品架、可自动精确移动、视域可调且能方便选点的显微镜，能实现在显微镜上对样品的预选点功能，再通过编写坐标转换系统，实现显微镜坐标和二次离子质谱仪坐标的准确切换，缩短甚至省去在二次离子质谱仪上选样的时间，在提高选点分辨率的同时，提高选样的效率，是一项使二次离子质谱仪具有更高的应用效率的至关重要的改进。

发明专利内容

本发明的目的在于提供一种用于提高二次离子质谱仪选样效率的装置，可自动精确移动、视域可调且能方便选点，能实现在显微镜上对样品的预选点功能，通过坐标转换系统，可实现显微镜坐标和二次离子质谱仪坐标的准确切换，缩短甚至省去在二次离子质谱仪上选样的时间，提高选样的效率。

为实现以上目的，本发明提出了以下的技术方案：

一种用于提高二次离子质谱仪选样效率的装置，包括计算机、显微镜主体、显微镜载物台和坐标转换系统，所述显微镜载物台上安装有限位器模块、驱动模块和位置感应模块，所述显微镜主体、限位器模块、驱动模块和位置感应模块与所述计算机相连，所述计算机控制所述驱动模块在所述显微镜载物台上移动，所述限位器模块限制所述驱动模块的最大位移，所述位置感应模块感应所述驱动模块的移动位置坐标，所述坐标转换系统将所述移动位置坐标转换为二次离子质谱仪相应的坐标。

所述坐标转换系统将移动位置坐标转换为二次离子质谱仪相应的坐标，包括以下步骤：

步骤一：在显微镜下确定三个特定点，记录所述三个特定点在显微镜下的旧坐标(X₁,Y₁)，(X₂,Y₂)，(X₃,Y₃)，再记录所述三个特定点在二次质谱仪中的新坐标(X₁’,Y₁’)，(X₂’,Y₂’)，(X₃’,Y₃’)；

步骤二：根据新旧坐标的转换，确定其他坐标点的转换公式需要的参数a，b，c，d，e，f，

其中，

c＝X′₁-a*X₁-b*Y₁ (3)

f＝Y′₁-d*X₁-e*Y₁ (6)

步骤三：根据上述确定的6个参数a，b，c，d，e，f，获取坐标转换公式：

X’＝a*X+b*Y+c (7)

Y’＝d*X+e*Y+f (8)

步骤四：根据上述坐标转换公式(7)、(8)，将显微镜下任意点的坐标转换为二次质谱仪下的坐标。

本发明相较于现有技术，具备以下有益效果：

本发明用于提高二次离子质谱仪选样效率的装置，显微镜主体、限位器模块、驱动模块、位置感应模块分别由计算机控制，可以全自动反馈信息；当驱动模块运动时，位置感应模块反应位置情况，从而记录位置信息；当驱动模块达到最大位置时，限位模块将反馈信息，使位置模块自动停止运动；当所选样品位置坐标记录下来后，通过坐标转换系统，可以方便的转换成适合二次离子质谱仪的坐标，实现在显微镜下预选坐标，缩短使用二次离子质谱仪的机时，提高二次离子质谱仪的利用效率。本发明装置是在原有的显微镜中进行改造而得到，其成本低、操作方便，能全自动精确进行显微镜下选点，并且通过坐标转换系统可以精确转换坐标，保证了二次离子质谱仪的做样的位置精度，节省了二次离子质谱仪的选样时间。

附图说明

图1是本发明用于提高二次离子质谱仪选样效率的装置的工作流程示意图。

图2是本发明用于提高二次离子质谱仪选样效率的装置的结构示意简图。

附图标记：

1-显微镜主体、2-计算机、3-显微镜载物台、4-限位器模块、5-驱动模块、6-位置感应模块、7-数据线、8-存储模块一、9-坐标转换系统、10-存储模块二。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

参照图1，一种提高二次离子质谱仪选样效率的装置，包括显微镜主体1、计算机2、显微镜载物台3和坐标转换系统9，显微镜载物台3上安装有限位器模块4、驱动模块5和位置感应模块6，显微镜主体1、限位器模块4、驱动模块5和位置感应模块6分别通过数据线7与计算机2相连，通过显微镜选择的样品X、Y坐标位置保存于存储模块一8，通过坐标转换系统9转换成适用于二次离子质谱仪的新坐标，存储于存储模块二10，适用于二次离子质谱仪坐标的数据表格可以直接导入二次离子质谱仪自带的选样软件中，实现显微镜下选样用于二次离子质谱仪分析，存储模块一8在此实施例中为用于存储显微镜坐标系下的坐标数据表，存储模块二10在此实施例中为用于存储适用于二次离子质谱仪坐标系下坐标数据表。

本实施例中，驱动模块5自带的电机可在X、Y方向上移动，通过位置感应模块6反应出驱动模块5的移动位置的坐标，限位器4用于限制驱动模块5的最大移动位置，驱动模块5的位移步长1微米，复位精度为1微米，位置感应模块6可以感应驱动模块5所移动位置，并记录下相应X、Y坐标，保存于数据表格8中，这样属于显微镜的坐标体系就记录了下来。

存储模块一8中的坐标数据通过坐标转换系统9，把显微镜的坐标体系坐标转换成二次离子质谱仪体系坐标X’、Y’，并保存于存储模块二10中。

进一步地，坐标转换系统9是利用特定的三个位置点，在显微镜下记录下旧坐标(X₁,Y₁)，(X₂,Y₂)，(X₃,Y₃)，然后在二次质谱仪中记录相同特定点的新坐标(X₁’,Y₁’)，(X₂’,Y₂’)，(X₃’,Y₃’)，根据新旧坐标的转换，确定其他坐标点的转换公式需要的参数a，b，c，d，e，f，然后根据参数实现所选坐标点的自由转换。进一步地，坐标转换系统中的参数a，b，c，d，e，f，将由下列六个公式计算出来：

c＝X′₁-a*X₁-b*Y₁ (3)

f＝Y′₁-d*X₁-e*Y₁ (6)

进一步地，通过确定上述6个参数a，b，c，d，e，f，显微镜上选择的任意X,Y坐标通过下述两个公式可以转换到二次离子质谱仪的坐标X’,Y’：

X’＝a*X+b*Y+c (7)

Y’＝d*X+e*Y+f (8)

通过坐标转换系统9，可以方便地将显微镜下的坐标转换成适合二次离子质谱仪的坐标，实现在显微镜下预选坐标，缩短使用二次离子质谱仪的机时，提高二次离子质谱仪的利用效率。本发明装置是在原有的显微镜中进行改造而得到，其成本低、操作方便，能全自动精确进行显微镜下选点，并且通过坐标转换系统可以精确转换坐标，保证了二次离子质谱仪的做样的位置精度，节省了二次离子质谱仪的选样时间。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (1)

1.一种用于提高二次离子质谱仪选样效率的装置，其特征在于：包括计算机、显微镜主体、显微镜载物台和坐标转换系统，所述显微镜载物台上安装有限位器模块、驱动模块和位置感应模块，所述显微镜主体、限位器模块、驱动模块和位置感应模块分别通过数据线与所述计算机相连，所述计算机控制所述驱动模块在所述显微镜载物台上移动，所述限位器模块限制所述驱动模块的最大位移，所述位置感应模块感应所述驱动模块的移动位置坐标，所述坐标转换系统将所述移动位置坐标转换为二次离子质谱仪相应的坐标；所述坐标转换系统将移动位置坐标转换为二次离子质谱仪相应的坐标，包括以下步骤：

步骤一：在显微镜下确定三个特定点，记录所述三个特定点在显微镜下的旧坐标(X₁,Y₁)，(X₂,Y₂)，(X₃,Y₃)，再记录所述三个特定点在二次质谱仪中的新坐标(X₁’,Y₁’)，(X₂’,Y₂’)，(X₃’,Y₃’)；

步骤二：根据新旧坐标的转换，确定其他坐标点的转换公式需要的参数a，b，c，d，e，f，

其中，

c＝X′₁-a*X₁-b*Y₁ (3)

f＝Y′₁-d*X₁-e*Y₁ (6)

步骤三：根据上述确定的6个参数a，b，c，d，e，f，获取坐标转换公式：

X’＝a*X+b*Y+c (7)

Y’＝d*X+e*Y+f (8)

步骤四：根据上述坐标转换公式(7)、(8)，将显微镜下任意点的坐标转换为二次质谱仪下的坐标。

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