CN110186944A - 检验容器以及电子显微镜 - Google Patents

Abstract

一种检验容器包含一主体、一盖体以及一载台。主体具有一容置槽以容置样品。盖体可拆卸地与主体连接以封闭容置槽。盖体具有一第一通孔，其贯穿盖体的一外侧表面以及一内侧表面，且包含一薄膜，其设置于盖体的内侧表面。薄膜具有与第一通孔相对的一第二通孔，以供一带电粒子束通过第一通孔以及第二通孔。载台的设置位置对应于第二通孔，且可拆卸地设置于容置槽内，以适用多种检验用途。同时亦揭露一种使用上述检验容器的电子显微镜。

Description

检验容器以及电子显微镜

技术领域

本发明是有关一种利用电子显微镜的检验技术，特别是一种可检验常压下的样品的检验容器以及电子显微镜。

背景技术

已知的电子显微镜是在真空环境下检验样品，因此无法检验常压状态的样品，例如包含液态或气态成分的样品。为了克服此缺陷，目前已发展出利用带电粒子束可穿透的薄膜来分隔真空环境以及非真空环境的电子显微镜，亦即薄膜至电子枪间的区域为真空环境，而薄膜至样品间的区域则可为非真空环境。举例而言，将包含液态或气态成分的样品密封于检验容器内，再将检验容器置于电子显微镜的检验腔室中进行检验。依据此结构，电子显微镜即能够检验常压下的样品，例如悬浮粒子的分散状态、反应中的气体或活体的生物样本等。

然而，目前的检验容器大多为固定型式，因而限制了适用的样品或检验目的。为了获得较佳的检验结果，不同的样品或检验目的需要准备多种相对应的检验容器，这导致整体成本增加。有鉴于此，如何使检验容器能适用于检验多种样品或检验目的便是目前极需努力的目标。

发明内容

本发明提供一种检验容器以及电子显微镜，其是将载台以可拆卸的方式设置于检验容器，如此即可使同一检验容器适用于多种样品或检验目的，并获得较佳的检验结果。

本发明一实施例的检验容器是放置于一电子显微镜的一检验腔室以检验容器中的一样品。检验容器包含一主体、一盖体以及一载台。主体具有一容置槽以容置样品。盖体可拆卸地与主体连接以封闭容置槽，且盖体具有一第一通孔，其贯穿盖体的一外侧表面以及一内侧表面，且包含一薄膜，其设置于盖体的内侧表面。薄膜具有与第一通孔相对的一第二通孔，以供一带电粒子束通过第一通孔以及第二通孔。载台的设置位置对应于第二通孔，且可拆卸地设置于容置槽内，以适用多种检验用途。

本发明另一实施例的电子显微镜包含一检验腔室、一带电粒子束产生器、一检验容器以及一检测器。检验腔室定义出一真空环境。带电粒子束产生器与检验腔室连接，用以于检验腔室产生一带电粒子束。检验容器放置于检验腔室中，以接受带电粒子束轰击。检验容器包含一主体、一盖体以及一载台。主体具有一容置槽以容置样品。盖体可拆卸地与主体连接以封闭容置槽，且盖体具有第一通孔，其贯穿盖体之一外侧表面以及一内侧表面，以及一薄膜，其设置于盖体的一内侧表面。薄膜具有与第一通孔相对的一第二通孔，以供一带电粒子束通过第一通孔以及第二通孔。载台的设置位置对应于第二通孔，且可拆卸地设置于容置槽内，以适用多种检验用途。检测器用以检测样品被带电粒子束轰击的一响应，并转换为一电子信号。

本发明可使同一检验容器适用于多种样品或检验目的，并获得较佳的检验结果。

以下通过具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1a为一分解图，显示本发明第一实施例的检验容器。

图1b为一示意图，显示本发明另一实施例的检验容器的盖体。

图2为一组合图，显示本发明第一实施例的检验容器。

图3为一示意图，显示本发明一实施例的检验容器的局部放大结构。

图4为一示意图，显示本发明第二实施例的检验容器。

图5为一示意图，显示本发明第三实施例的检验容器。

图6为一示意图，显示本发明第四实施例的检验容器。

图7为一示意图，显示本发明第五实施例的检验容器。

图8为一示意图，显示本发明第六实施例的检验容器。

图9为一示意图，显示本发明第七实施例的检验容器。

图10为一示意图，显示本发明第八实施例的检验容器。

图11为一示意图，显示本发明第九实施例的检验容器。

图12为一示意图，显示本发明第九实施例的检验容器的薄膜组件。

图13为一示意图，显示本发明一实施例的电子显微镜。

附图标号

10 检验容器

11 主体

11a 上部组件

11b、11c 下部组件

111 容置槽

112a 流体入口

112b 流体出口

112c 控温流体入口

112d 控温流体出口

113 控温流道

113a 凸部

12 盖体

12a 薄膜组件

12b 固定件

121a 外侧表面

121b 内侧表面

122a 第一凹槽

122b 第二凹槽

123 薄膜

123a 第二通孔

124 第一通孔

125 支撑件

125a 第一表面

125b 第二表面

126 开孔

13 载台

131 定位梢

132 直立表面

133 样品垫块

14a、14b、14c O形环

15 高度调整件

151 万向接头

152 电力致动器

16 控温组件

21 检验腔室

22 带电粒子束产生器

221 带电粒子束

222 响应

23 检测器

具体实施方式

以下将详述本发明的各实施例，并配合图式作为例示。除了这些详细说明之外，本发明亦可广泛地施行于其它的实施例中，任何所述实施例的轻易替代、修改、等效变化都包含在本发明的范围内，并以权利要求为准。在说明书的描述中，为了使读者对本发明有较完整的了解，提供了许多特定细节；然而，本发明可能在省略部分或全部特定细节的前提下，仍可实施。此外，众所周知的步骤或元件并未描述于细节中，以避免对本发明形成不必要的限制。图式中相同或类似的元件将以相同或类似符号来表示。特别注意的是，图式仅为示意之用，并非代表元件实际的尺寸或数量，有些细节可能未完全绘出，以求图式的简洁。

本发明的检验容器是放置于一电子显微镜的一检验腔室以检验本发明的检验容器中的一样品。请参照图1a至图3，本发明的一实施例的检验容器10包含一主体11、一盖体12以及一载台13。主体11具有一容置槽111以容置样品，例如悬浮粒子的分散状态或活体的生物样本等。于一实施例中，主体11的材料可为不锈钢。盖体12以可拆卸的方式与主体11连接以封闭容置槽111。举例而言，盖体12的材料可为不锈钢。于一实施例中，盖体12可相对于主体11旋转而锁合于主体11上，以防止样品从容置槽111内泄露出来。举例而言，盖体12以及主体11可分别设置相对应的螺纹，使盖体12以及主体11能够相对旋转而锁紧。于一实施例中，主体11以及盖体12之间可设置一O形环14a，以增加容置槽111的密封效果。

请一并参照图3，盖体12具有一第一通孔124以及一薄膜123。第一通孔124贯穿盖体12的一外侧表面121a以及一内侧表面121b。于图1a所示的实施例中，盖体12包含一薄化区域，其涵盖第一通孔124，以降低第一通孔124的侧壁高度。举例而言，盖体12的外侧表面121a侧可设置一第一凹槽122a。第一通孔124则设置于第一凹槽122a的底部，如此即可降低第一通孔124的侧壁高度。需注意者，请参照图1b，盖体12可不设置任何薄化区域，亦即外侧表面121a以及内侧表面121b皆没有高度差。可以理解的是，第一通孔124的侧壁可能阻挡信号接收，于一实施例中，第一通孔124的侧壁高度与第一通孔124的宽度的比值应小于或等于0.7。薄膜123则设置于盖体12的内侧表面121b，且薄膜123具有与第一通孔124相对的一第二通孔123a。带电粒子束可通过盖体12的第一通孔124以及第二通孔123a，以轰击容置槽111内的样品。本发明所属技术领域中具有通常知识者可以理解，薄膜123还包含覆盖第二通孔123a之膜片，以维持容置槽111之气密性。为了图式简洁，故未绘示覆盖第二通孔123a之膜片。于一实施例中，薄膜122可为一薄膜芯片，举例而言，薄膜芯片的材料可为半导体氮化物、半导体氧化物、金属氧化物、高分子材料、石墨、石墨烯或其它适当的材料。于一实施例中，第二通孔123a可为圆孔、方孔或狭长孔。可以理解的是，第二通孔123a为圆孔状的薄膜123可承受较大的压力。换言之，在相同压力条件下，圆孔的孔径可大于方孔的孔径而不会导致薄膜123破损，因此，较大的圆孔可获得较大的检验范围。于一实施例中，第二通孔123a的侧壁具有段差。换言之，如图3所示，朝向盖体12一侧的第二通孔123a的开口较大，依据此结构，样品所产生的背向散射带电粒子可避免被薄膜123阻挡。

接续上述说明，载台13以可拆卸的方式设置于主体11的容置槽111内，且设置位置对应于薄膜123的第二通孔123a。换言之，带电粒子束可通过第一通孔124以及第二通孔123a，以轰击载台13上的样品。举例而言，载台13下方可设置一定位梢131。将定位梢131对准容置槽111内相对应的槽孔，将载台13推入容置槽111内即可。于一实施例中，载台13的周围可设置一O形环14b，以防止样品或流体进入容置槽111的底部。于一实施例中，O形环14b可为双层O形环。举例而言，内层O形环可为具有弹性的材料，例如橡胶，而外层O形环可为耐磨或摩擦阻力较小的材料，例如聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，铁氟龙)。可以理解的是，载台13可拆卸并更换为不同型式的载台，以适用多种检验用途。举例而言，更换不同高度的载台13即可调整载台至薄膜123的距离。其它不同型式的载台容后说明。

请再参照图3，于一实施例中，盖体12的内侧表面121b设置一第二凹槽122b，薄膜123则设置于第二凹槽122b内。需注意的是，第二凹槽122b的深度小于薄膜123的厚度。依据此结构，薄膜123略微突出于盖体12的内侧表面121b，以避免气泡停留在第二通孔123a的位置而排挤样品或影响检验。可以理解的是，在无需考虑气泡的情况下，例如观察气体样品，则第二凹槽122b的深度可大于薄膜123的厚度，以达到降低第一通孔124的侧壁高度的效果。于一实施例中，第二凹槽122b的形状可为圆形、方形或端点为圆形的方形。

请参照图4，于一实施例中，载台13具有一直立表面132。举例而言，载台13的顶面具有段差，如此即形成直立表面132。依据此结构，操作者可更换图4所示的载台13，使样品可站立抵靠于直立表面132，以检验样品的侧面，例如观察刻蚀液刻蚀样品的深度。需注意者，直立表面132不限定为垂直面，其亦可为一斜面，以利观察不同角度的样品。

于一实施例中，容置槽111内可设置一流体入口112a以及一流体出口112b。流动态的样品(例如液体或气体样品)能够经由流体入口112a进入容置槽111内，通过载台13进行检验后再经由流体出口112b排出。较佳者，流体入口112a以及流体出口112b至盖体12的距离大于载台13至盖体的距离。依据此结构，可避免在容置槽111的顶部产生气泡。可以理解的是，操作者亦可通过流体入口112a导入刻蚀液等反应流体，以观察样品的即时刻蚀反应。

请参照图5，于一实施例中，载台13的顶表面能够以可拆卸的方式设置一样品垫块133。样品垫块133可为一抛弃式元件，以用于检验高污染或不易清洗的样品。或者，具有活性的生物样本可在样品垫块133上培养，之后将附有生物样本的样品垫块133置于载台13上观察。可以理解的是，样品垫块133亦可设置适当的图案，以控制流体样品的流动行为以利观察。

请参照图6，于一实施例中，本发明的检验容器更包含一高度调整件15，其设置于载台13的下方。高度调整件15可延伸至容置槽111的外部，让操作者可在不打开检验容器的盖体12的情况下，利用高度调整件15来调整载台13的高度，亦即调整载台13至薄膜123的距离。举例而言，高度调整件15具有一螺纹，操作者可利用适当的工具旋转高度调整件15，以调整载台112至薄膜123的距离。另需说明的是，图6所示的实施例中，主体11包含上部组件11a以及下部组件11b。载台13可设置于下部组件11b，将上部组件11a以及下部组件11b结合即可定义出容置槽111。可以理解的是，通过更换下部组件11b可达到更换载台13的目的，或是提供不同的检验条件。

由于载台13能否维持水平将影响检验结果，因此如何维持载台15维持水平甚为重要。请参照图7，于一实施例中，高度调整件15以及载台13之间能够以一万向接头(universal joint)151连接。举例而言，万向接头可为十字轴式或球形万向接头。依据此结构，若在更换载台13时导致载台13歪斜，操作者可提高载台13高度，并使载台13平贴于盖体12，如此即可使载台13与盖体12平行。接着，将载台13退回至适当高度即可进行检验。

于图6以及图7的实施例中，载台13的高度是由操作者手动调整。请参照图8，于一实施例中，高度调整件15能够以电力致动器152驱动。举例而言，高度调整件15能够以压电致动器(piezoelectric actuator)驱动。可以理解的是，压电致动器能够精确地控制微小的高度变化。另需说明的是，图8所示的实施例中，主体11包含上部组件11a以及下部组件11b、11c，其中图8所示的上部组件11a可与图6以及图7所示的上部组件11a相同。因此，通过更换下部组件即可更换手动的高度调整件15或电动的高度调整件15。

请参照图9，于一实施例中，载台13具有一控温流道113，其设置于载台13下方。控温流体可从控温流体入口112c流入控温流道113以加热或冷却载台13上的样品，再从控温流体出口112d流出。控温流体经加热或冷却后可再流入控温流道113形成一循环控温系统。于一实施例中，控温流道113内可设置一凸部113a，以使靠近样品的控温流道113顶端可充满控温流体。简言之，控温流体从控温流体入口112c流入，需先充满控温流体入口112c侧的控温流道113，之后再往控温流体出口112d侧溢流。同样的，图9所示的实施例中，主体11包含上部组件11a以及下部组件11b、11c，其中图9所示的上部组件11a可与图6至图8所示的上部组件11a相同。因此，通过更换下部组件即可使载台13具备高度调整功能或控温功能。可以理解是，图9所示的实施例中，控温流道113是由二个下部组件11b、11c所构成，因此，设置O形环14c于适当位置可防止控温流体泄露出来。

请参照图10，于一实施例中，本发明的检验容器更包含一控温组件16，其设置于主体11的外侧。控温组件16可针对主体11或整个检验容器10进行直接加热或冷却，以控制样品或检验环境的温度。可以理解的是，控温组件16能够以较高的温度从外部对主体11或整个检验容器10进行直接加热，例如摄氏100度以上，甚至可达摄氏300度或以上。

请参照图11，于一实施例中，盖体12可包含一薄膜组件12a以及一固定件12b。薄膜组件12a覆盖主体11的容置槽111的一开口端，以封闭容置槽111。固定件12b能够以可拆卸的方式与主体11结合，以固定薄膜组件12a。举例而言，固定件12b可相对于主体11旋转而锁合于主体11上并紧迫薄膜组件12a，以防止样品从容置槽111内泄露出来。

请一并参照图12，于一实施例中，薄膜组件12a包含一支撑件125以及一薄膜123。支撑件125具有一第一表面125a以及相对的一第二表面125b。第一凹槽122a则设置于支撑件125的第一表面125a侧。支撑件125为平板状，且第一凹槽122a的底部设有第一通孔124。于一实施例中，支撑件125的材料可为金属或金属化合物、非金属化合物或高分子材料。举例而言，金属或金属化合物可为铝、铜、氧化铝或不锈钢等；非金属化合物可为玻璃、陶瓷、氮化物、碳化物或硅化物等；高分子材料可为塑胶或橡胶等。薄膜123设置于支撑件125的第二表面125b侧。薄膜123的第二通孔123a对应于支撑件125的第一通孔124，因此，带电粒子束可经由第一通孔124以及第二通孔123a进入容置槽111以轰击样品。可以理解的是，固定件12b具有适当的开孔126，以避免阻挡支撑件125的第一通孔124以及薄膜123的第二通孔123a。于一实施例中，固定件12b的材料可为不锈钢。

同样的，支撑件125的第二表面125b侧可设置第二凹槽122b。薄膜123则设置于第二凹槽122b内。可以理解的是，第二凹槽122b的深度小于薄膜123的厚度，使薄膜123略微突出于支撑件125的第二表面125b，以避免气泡停留在第二通孔123a的位置而排挤样品或影响检验。依据上述结构，操作者能直接旋转固定件12b来卸除固定件12b，卸除固定件12b后即可更换薄膜组件12a，因此，操作者能简便地更换破损的薄膜123。此外，支撑件125为一平板状结构，薄膜123较为容易从支撑件125上取下，再粘贴新的薄膜122，因此，支撑件125能够回收再利用，以进一步减少无法回收的耗材。

请参照图13，本发明的一实施例的电子显微镜包含一检验腔室21、一带电粒子束产生器22、一检验容器10以及一检测器23。检验腔室21可定义出一真空环境。带电粒子束产生器22与检验腔室21连接，以在检验腔室21产生一带电粒子束221。检验容器10放置于检验腔室21中，以接受带电粒子束221轰击。检验容器10的详细结构已如前所述，在此不再赘述。检测器23则检测样品被带电粒子束221轰击的一响应222，并转换为一电子信号。可以理解的是，电子信号经后续的信号处理可形成一显微影像或X光频谱等。举例而言，检测器23可为一带电粒子检测器，以检测来自样品的背向散射带电粒子。或者，检测器23可为一元素频谱检测器，以检测带电粒子束221轰击样品后所发出的X光信号。电子显微镜的其它功能元件，例如信号处理器、电源供应器，已为本发明所属技术领域的技术人员所熟知，且非为本发明的主要技术特征，故在此不再赘述。

综合上述，本发明的检验容器以及电子显微镜是将载台以可拆卸的方式设置于检验容器内，因此，通过更换不同组件即可使载台具备不同的功能，例如调整载台高度、调整检验温度、直立样品进行检验等，以适用于多种样品或检验目的，并获得较佳的检验结果。

以上所述的实施例仅是为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使本领域技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以的限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (25)

1.一种检验容器，其特征在于，其放置于一电子显微镜的一检验腔室以检验该检验容器中的一样品，其中该检验容器包含：

一主体，其具有一容置槽以容置该样品；

一盖体，其可拆卸地与该主体连接以封闭该容置槽，且该盖体具有一第一通孔，其贯穿该盖体的一外侧表面以及一内侧表面，且包含一薄膜，其设置于该盖体的该内侧表面，其中该薄膜具有与该第一通孔相对的一第二通孔，以供一带电粒子束通过该第一通孔以及该第二通孔；以及

一载台，其设置位置对应于该第二通孔，且可拆卸地设置于该容置槽内，以适用多种检验用途。

2.如权利要求1所述的检验容器，其特征在于，该盖体具有一薄化区域，其涵盖该第一通孔，以降低该第一通孔的侧壁高度。

3.如权利要求1所述的检验容器，其特征在于，该第一通孔的侧壁高度与该第一通孔的宽度的比值小于或等于0.7。

4.如权利要求1所述的检验容器，其特征在于，该容置槽具有一流体入口以及一流体出口，且该流体入口以及该流体出口至该盖体的距离大于该载台至该盖体的距离。

5.如权利要求1所述的检验容器，其特征在于，更包含：

一样品垫块，其可拆卸地设置于该载台的一顶表面。

6.如权利要求1所述的检验容器，其特征在于，该载台具有一直立表面，以供该样品站立抵靠于该直立表面。

7.如权利要求1所述的检验容器，其特征在于，更包含：

一高度调整件，其设置于该载台的下方，以调整该载台至该盖体的距离。

8.如权利要求7所述的检验容器，其特征在于，该高度调整件以及该载台之间以一万向接头连接。

9.如权利要求7所述的检验容器，其特征在于，该高度调整件以电力驱动。

10.如权利要求1所述的检验容器，其特征在于，该载台具有一控温流道，以供一控温流体于该控温流道内流动。

11.如权利要求1所述的检验容器，其特征在于，更包含：

一控温组件，其设置于该主体的外侧。

12.如权利要求1所述的检验容器，其特征在于，该第二通孔的侧壁具有一段差。

13.如权利要求1所述的检验容器，其特征在于，该盖体包含：

一薄膜组件，其覆盖该容置槽的一开口端，并包含：

一支撑件，其具有一第一表面、相对的一第二表面以及设置于该第一表面侧的一第一凹槽，其中该支撑件为平板状；以及

一薄膜，其设置于该支撑件的该第二表面侧；以及

一固定件，其可拆卸地与该主体结合，以固定该薄膜组件。

14.一种电子显微镜，其特征在于，包含：

一检验腔室，其定义出一真空环境；

一带电粒子束产生器，其与该检验腔室连接，用以于该检验腔室产生一带电粒子束；

一检验容器，其放置于该检验腔室中，以接受该带电粒子束轰击，其中该检验容器包含：

一主体，其具有一容置槽以容置一样品；

一盖体，其可拆卸地与该主体连接以封闭该容置槽，且该盖体具有一第一通孔，其贯穿该盖体的一外侧表面以及一内侧表面，且包含一薄膜，其设置于该盖体的该内侧表面，其中该薄膜具有与该第一通孔相对的一第二通孔，以供一带电粒子束通过该第一通孔以及该第二通孔；以及

一载台，其设置位置对应于该第二通孔，且可拆卸地设置于该容置槽内，以适用多种检验用途；以及

一检测器，其用以检测该样品被该带电粒子束轰击的一响应，并转换为一电子信号。

15.如权利要求14所述的电子显微镜，其特征在于，该盖体具有一薄化区域，其涵盖该第一通孔，以降低该第一通孔的侧壁高度。

16.如权利要求14所述的电子显微镜，其特征在于，该第一通孔的侧壁高度与该第一通孔的宽度的比值小于或等于0.7。

17.如权利要求14所述的电子显微镜，其特征在于，该容置槽具有一流体入口以及一流体出口，且该流体入口以及该流体出口至该盖体的距离大于该载台至该盖体的距离。

18.如权利要求14所述的电子显微镜，其特征在于，该检验容器更包含：

一样品垫块，其可拆卸地设置于该载台的一顶表面。

19.如权利要求14所述的电子显微镜，其特征在于，该载台具有一直立表面，以供该样品站立抵靠于该直立表面。

20.如权利要求14所述的电子显微镜，其特征在于，该检验容器更包含：

一高度调整件，其设置于该载台的下方，以调整该载台至该盖体的距离。

21.如权利要求20所述的电子显微镜，其特征在于，该高度调整件以及该载台之间以一万向接头连接。

22.如权利要求20所述的电子显微镜，其特征在于，该高度调整件以电力驱动。

23.如权利要求14所述的电子显微镜，其特征在于，该载台具有一控温流道，以供一控温流体于该控温流道内流动。

24.如权利要求14所述的电子显微镜，其特征在于，该检验容器更包含：

一控温组件，其设置于该主体的外侧。

25.如权利要求14所述的电子显微镜，其特征在于，该第二通孔的侧壁具有一段差。