CN113884707A - 加热架互联组件及转移真空样品托 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种加热架互联组件，包括小样品托、两个电极片以及固定件，小样品托为绝缘体，其上表面用于承载样品；两个电极片相互间隔设置，每个电极片的第一端由至少一个固定件固定在小样品托上且接触样品，每个电极片的第二端伸出小样品托外，以在小样品托安装到样品托上后接触样品托上的不同的电极。本发明还公开了具有加热架互联组件的转移真空样品托。本发明可利用加热架互联组件的小样品托承载样品，并在小样品托安装到样品托上后，利用其电极片与各种样品托上对应的电极的电极接触块接触而导通，从而对小样品托上的样品进行加热，可以兼容超低温扫描隧道显微镜和四探针扫描隧道显微镜，实现两种样品的互联实验及直流加热的互联。
Description
技术领域
本发明涉及真空机械领域，尤其涉及一种加热架互联组件及转移真空样品托。
背景技术
由于在地球上的人造真空可以实现局域的超洁净环境，对特定材料的生长、制备以及科学研究具有重要的意义，如半导体晶圆生长、半导体体器件制备、电子扫描显微镜检测物体、透射电子显微镜检测材料的界面等过程，都是在人造真空环境下进行的。为更好的利用真空高洁净特性连续的研究材料生长、器件制备、性能的检测，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所设计并建造了一套真空互联系统。在该真空互联系统中，所有相关的材料生长、器件制备、性能检测的设备都利用真空管道进行了连接，并在互联的真空管道中布置了磁力推动样品传送小车，用来将研究的样品从一个设备传送至另一个设备，使得被研究样品本身在全生命周期内不必因为样品传送而暴露到大气中引入污染。
真空互联试验站有多台扫描隧道显微镜，由于需要对材料特性进行全面的分析和检查，这些扫描隧道显微镜通常会有两种或两种以上。其中，超低温扫描隧道显微镜(Ultra-low Temperature Scanning Tunneling Microscope，缩写为ULT-STM)能很方便的观察材料的物理特性，通过高精度陶瓷管实现扫描探针在原子尺度上可控运动，并测量扫描探针和样品表面的隧穿电流，从而实现材料表面原子结构、电子结构的观测。超低温STM因其大大提高的稳定性，可实现高质量的原子分辨形貌图像以及高能量分辨扫描隧道谱的获取，能够方便地测量材料的物理特性；而四探针扫描隧道显微镜不仅可得到材料表面的高质量原子分辨像，而且还可通过多探针在超高真空条件下直接和样品接触，以测量样品的电输运性质，对研究低维材料体系、特别是高温超导薄膜、拓扑绝缘体薄膜、二维电子气等有着非常重要的意义，能方便地进行材料化学成分的分析。因此，对材料进行超低温STM、四探针扫描隧道显微镜这两种显微镜的扫描过程具有重要的意义。
在材料生长过程中，需要进行直流加热，完成材料的原位生长。但是超低温扫描隧道显微镜使用样品托为日本卡槽式样品台，可用于平移和旋转传输样品，而四探针扫描隧道显微镜使用欧洲旗形托，可用于平移传输样品。两个样品托的结构形式差别很大，很难在真空内进行样品的传递，而且实现互联的直流加热过程更是困难重重。所以需要通过真空互联试验，需要实现两种样品托的互联实验及直流加热的互联。
发明内容
鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种加热架互联组件及转移真空样品托，可以实现不同扫描隧道显微镜样品托上的直流加热样品台的互联传递，采用一种加热架互联组件即可实现样品在真空内的传递，并能实现互联的直流加热过程。
为了实现上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种加热架互联组件，包括小样品托、两个电极片以及固定件，所述小样品托为绝缘体，其上表面用于承载样品；两个所述电极片相互间隔设置，每个所述电极片的第一端由至少一个所述固定件固定在所述小样品托上且接触样品，每个所述电极片的第二端伸出所述小样品托外，以在所述小样品托安装到样品托上后接触样品托上的不同的电极接触块。
作为其中一种实施方式，所述电极片间隔地设置在所述小样品托的宽度方向上的两相对侧，包括固定在所述小样品托上的样品接触部和连接所述样品接触部的弹片部，所述弹片部的末端朝所述小样品托的底面延伸。
作为其中一种实施方式，所述小样品托包括用于承载样品的承载板和连接所述承载板下表面的两块侧板，两块所述侧板在所述小样品托的宽度方向上间隔且正对设置，所述侧板的外表面凸设有沿其长度方向延伸的导向条。
作为其中一种实施方式，所述小样品托还包括一对或多对副导向条，每对所述副导向条分别自各所述侧板朝外凸出并沿所述小样品托的长度方向延伸，所述副导向条与所述导向条间隔设置，且所述副导向条位于所述导向条与所述承载板之间。
作为其中一种实施方式，所述小样品托还包括自所述承载板朝两侧的所述侧板外延伸出的限位条，所述限位条与导向条之间形成凹陷的导向槽。
作为其中一种实施方式，所述承载板的长度方向的一端形成有供夹持的手柄，所述弹片部同时朝向所述手柄所在端和所述小样品托的底面倾斜设置。
作为其中一种实施方式，所述样品接触部包括压片部，两侧的所述压片部将样品压紧在所述小样品托上。
本发明的另一目的在于提供一种转移真空样品托，包括一种上述的加热架互联组件、两个第一托体以及电极接触块，两个所述第一托体间隔设置，每个所述第一托体上固定有一个连接不同电极的所述电极接触块；转移真空样品托上开设有供加热架互联组件可拆卸地插入的插口，两个所述电极接触块分别设于所述插口的宽度方向的两相对侧的上方，用于在所述加热架互联组件插入所述插口内时与其上方对应的所述电极片的第二端接触导通。
本发明的又一目的在于提供一种转移真空样品托，包括一种上述的加热架互联组件、绝缘的第二托体以及连接电极的电极接触块，所述第二托体包括承载部和可供抓取的抓取部，转移真空样品托上开设有供加热架互联组件可拆卸地插入的插口，两个所述电极接触块分别设于所述插口的宽度方向的两相对侧的上方，且间隔地设置在所述第二托体上，用于在所述加热架互联组件插入所述插口内时与其上方对应的所述电极片的第二端接触导通。
作为其中一种实施方式，所述电极接触块的朝向加热架互联组件的插口入口的一端的顶面为倾斜面，且越靠近所述插口入口，所述倾斜面与所述电极接触块的顶面之间的距离越大。
本发明可以利用加热架互联组件的小样品托承载样品，并在小样品托安装到样品托上后，利用其电极片与各种样品托上对应的电极的电极接触块接触而导通，从而对小样品托上的样品进行加热，可以兼容超低温扫描隧道显微镜和四探针扫描隧道显微镜，实现两种样品的互联实验及直流加热的互联。
附图说明
图1为本发明实施例1的一种加热架互联组件的正面结构示意图；
图2为本发明实施例1的一种加热架互联组件的背面结构示意图；
图3为本发明实施例1的另一种加热架互联组件的正面结构示意图；
图4为本发明实施例1的又一种加热架互联组件的背面结构示意图；
图5为本发明实施例2的超低温扫描隧道显微镜的转移真空样品托在未放入加热架互联组件时的结构示意图；
图6为本发明实施例2的超低温扫描隧道显微镜的转移真空样品托在放入加热架互联组件后的结构示意图；
图7为本发明实施例2的四探针扫描隧道显微镜的转移真空样品托在未放入加热架互联组件时的结构示意图；
图8为本发明实施例2的超低温扫描隧道显微镜的转移真空样品托在放入加热架互联组件后的结构示意图；
图中标号说明如下：
1-样品；10-加热架互联组件；20-第一托体；20'-第二托体；30-电极接触块；40-电极；40'-另一电极；50-压片；50'-另一压片；11-小样品托；12-电极片；13-固定件；101-承载板；102-侧板；110-手柄；111-导向条；111'-副导向条；112-限位条；113-导向槽；121-样品接触部；122-弹片部；123-连接臂；12a-压片部；201'-承载部；202'-抓取部；401'-导槽。
具体实施方式
在本发明中，术语“设置”、“设有”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
参阅图1，本发明实施例的加热架互联组件10主要包括小样品托11、两个导电的电极片12以及导电的固定件13，小样品托11为绝缘体，其上表面用于承载样品1；两个电极片12彼此间隔设置，每个电极片12的第一端由至少一个固定件13固定在小样品托11上且接触样品1，每个电极片12的第二端伸出于小样品托11外，以在小样品托11安装到样品托上后接触样品托上的不同的电极接触块，电极接触块与电极连接，从而将电流引入小样品托11上的样品1，对样品1进行加热。
当小样品托11以插入的方式安装到超低温扫描隧道显微镜或四探针扫描隧道显微镜的转移真空样品托上后，小样品托11上的两个电极片12自然地接触转移真空样品托上的正负极，以此来实现加热电流的传递。
本实施例中，电极片12间隔地设置在小样品托11的宽度方向上的两相对侧，具体地，电极片12包括固定在小样品托11上的样品接触部121和连接样品接触部121的弹片部122，弹片部122的末端朝小样品托11的底面延伸。样品接触部121呈长条形，每侧的样品接触部121由两个固定件13穿过其两端后固定在小样品托11的边缘，样品接触部121的中部作为压片部12a，两侧的压片部12a将样品1压紧在小样品托11上，从而实现样品1的固定和与电极片12的接触导通。
为将弹片部122引出小样品托11外，电极片12还包括连接在样品接触部121和弹片部122之间的连接臂123，样品接触部121位于小样品托11边缘，弹片部122位于小样品托11外，连接臂123连接样品接触部121，并伸出于小样品托11外，弹片部122连接在伸出的连接臂123上。
弹片部122自连接臂123引出后，朝向小样品托11的底面和背离小样品托11的插入方向倾斜设置，使得当小样品托11沿插入方向插入转移真空样品托中的插口内的过程中，弹片部122可以与转移真空样品托上的连接电极的导电的电极接触块弹性地接触，并实现良好的贴合，保证贴合效果。
结合图2所示，小样品托11具体包括用于承载样品1的承载板101和连接承载板101下表面的两块侧板102，两块侧板102在小样品托11的宽度方向上间隔且正对设置，侧板102的外表面凸设有沿其长度方向延伸的导向条111。该导向条111自侧板102的底部朝外翻折形成，作为小样品托11与转移真空样品托上的插口滑动配合的导轨。小样品托11还具有自承载板101朝两侧的侧板102外延伸出的限位条112，限位条112与导向条111之间形成凹陷的导向槽113。
另外，为了便于传输过程中被夹持，承载板101的长度方向的一端(即背离插入方向的一端)形成有供夹持的手柄110，弹片部122同时朝向手柄110所在端和小样品托11的底面倾斜设置。
本实施例的固定件13是螺纹紧固件，每个样品接触部121的两端分别由两个固定件13固定在承载板101上，利用中部的压片部12a将样品1压紧在承载板101上。图1的实施方式中，压片部12a可以是条状的样品接触部121的中间部分，如图3所示，在另一种实施方式中，压片部12a也可以是自样品接触部121的中间部分朝对侧的样品接触部121伸出的延伸部，样品接触部121由固定件13固定地贴合在承载板101表面，而压片部12a呈拱起状，当样品1放入承载板101表面后，拱起的压片部12a将样品1弹性地夹持于承载板101表面。
如图4所示，作为另一种实施方式，小样品托11还可以包括一对或多对副导向条111'，每对副导向条111'分别自两侧的侧板102朝外凸出，并沿小样品托11的长度方向延伸，每侧的侧板102上的副导向条111'与导向条111间隔设置，且副导向条111'位于导向条111与承载板101之间。这样，当转移真空样品托的规格有所变化时，可以通过选择利用不同的副导向条111'或导向条111与转移真空样品托上的插口滑动配合，实现电极片12与转移真空样品托上的电极接触块良好地接触导通，提高小样品托11的兼容性。
实施例2
图5为本实施例的超低温扫描隧道显微镜的转移真空样品托在未放入加热架互联组件时的结构示意图；图6为本实施例的超低温扫描隧道显微镜的转移真空样品托在放入加热架互联组件后的结构示意图。
如图5和6所示，超低温扫描隧道显微镜的转移真空样品托主要包括加热架互联组件10、水平间隔地布置的两个第一托体20，以及固定在第一托体20上方的电极接触块30，两个第一托体20间隔设置，并且每个第一托体20上固定有一个连接不同电极的电极接触块30。转移真空样品托上开设有供加热架互联组件10可拆卸地插入的插口，两个电极接触块30分别设于插口的宽度方向的两相对侧的上方，当加热架互联组件10插入插口内时，两个电极接触块30与上方对应的电极片12的第二端(即弹片部122)接触导通。
两个电极接触块30间隔地位于插口的宽度两侧，每个电极接触块30的前端(靠近插口的插入端)的部分倾斜设置，且相对于第一托体20的倾斜角度与弹片部122的倾斜角度一致。在小样品托11沿插口插入两个第一托体20之间的插口的过程中，导向条111(或副导向条111')在插口内滑动，直至弹片部122与电极接触块30接触并贴合在一起，则加热架互联组件10安装到位，两侧的电极接触块30分别通过一个电极片12与中间的样品1接触而形成回路，从而将电流导入到样品1上对样品1进行加热。由于弹片部122朝向手柄110所在端和电极接触块30的前端均倾斜设置，因此，二者可以保证良好的接触效果，以对样品稳定地供给直流电源。
具体地，超低温扫描隧道显微镜的转移真空样品托具有托住第一托体20的多个电极40，图5中示出的是两个电极40对称地设置在左右两侧，两个电极40分别作为正负极，每个电极40具有伸出转移真空样品托外的限位块41，电极40固定在转移杆50上，并与转移杆50相互垂直，通过平移和转动转移杆50，可以实现样品1随转移真空样品托在真空环境中进行传输。当转移杆50移动至设备端后，电极40的限位块41可以作为转移真空样品托的限位部件卡持在设备端，例如，嵌入设备端的安装槽内，以此来限制转移真空样品托的移动。
电极接触块30通过金属的螺纹紧固件穿设而固定在第一托体20上，第一托体20可以采用磁吸等方式固定在电极40上，电极40与螺纹紧固件导通，电流依次从电极40、螺纹紧固件传输至电极接触块30，电极40与第一托体20之间还可设有具有磁力的垫片S，垫片S可将上方的第一托体20牢固地吸附在电极40上方，优选地，电极40表面还凸设有限位柱，第一托体20底面还开始有供限位柱进入的凹槽或通孔，这样，第一托体20可以在周向上进行限位。
而超低温扫描隧道显微镜的转移真空样品托的插口可以这样形成：转移真空样品托还具有金属的压片50，第一托体20内侧凹陷形成台阶状的容置空间，压片50固定在第一托体20顶部且朝对侧的第一托体20延伸，使得压片50部分遮挡在台阶状的容置空间上方，具体地，螺纹紧固件依次穿过电极接触块30、压片50后固定在第一托体20上并与电极40导通，电极接触块30、压片50均被压紧，当加热架互联组件10自电极接触块30的前端倾斜面插入插口时，导向条111嵌入压片50的伸出部分与第一托体20之间，并可沿容置空间继续插入，压片50位于导向槽113内，当导向条111插入到一定深度，弹片部122与电极接触块30的倾斜面贴合而被阻挡，加热架互联组件10即插入到位，如此，导向条111与压片50、第一托体20配合实现加热架互联组件10的可拆卸地插入和拔出。
图7为本实施例的四探针扫描隧道显微镜的转移真空样品托在未放入加热架互联组件时的结构示意图；图8为本实施例的超低温扫描隧道显微镜的转移真空样品托在放入加热架互联组件后的结构示意图。
如图6和图7所示，四探针扫描隧道显微镜的转移真空样品托主要包括加热架互联组件10、绝缘的第二托体20'以及连接电极的电极接触块30，第二托体20'包括承载部201'和可供抓取的抓取部202'，转移真空样品托上也开设有供加热架互联组件10可拆卸地插入的插口，两个电极接触块30分别设于插口的宽度方向的两相对侧的上方，且间隔地设置在第二托体20'上，用于在加热架互联组件10插入插口内时与其上方对应的电极片12的第二端(即弹片部122)接触导通。
同样地，四探针扫描隧道显微镜的转移真空样品托的电极接触块30的朝向加热架互联组件10的插口入口的一端的顶面为倾斜面，且越靠近插口入口，倾斜面与电极接触块30的顶面之间的距离越大，其插口入口即靠近抓取部202'的一侧。
该转移真空样品托的插口具体是这样设置：第二托体20'的承载部201'上固定有一对另一电极40'，该对另一电极40'间隔地布置在的插口的宽度的两侧，每个另一电极40'上均固定有另一压片50'，该另一压片50'的内侧朝向对侧的另一电极40'延伸，从而部分伸出其所在的另一电极40'，该另一压片50'与承载部201'之间形成供加热架互联组件10的导向条111插入并容纳的空间，导向条111可沿该空间插入和拔出，更具体地，另一电极40'的内侧也凹陷形成台阶状的容置空间，该另一压片50'与其下方的该另一电极40'限定出导向条111的容置空间，另一压片50'位于导向槽113内。电极接触块30固定在另一压片50'上，另一压片50'通过金属紧固件固定在其下方的另一电极40'上并与该另一压片50'导通。另一电极40'上开设有沿插入方向延伸的凹陷的导槽401'，当承载部201'插入安装位，承载部201'上的另一电极40'可与电路导通为样品提供直流电源。
本发明可以利用加热架互联组件的小样品托承载样品，并在小样品托安装到样品托上后，利用其电极片与各种样品托上对应的电极的电极接触块接触而导通，从而对小样品托上的样品进行加热，可以兼容超低温扫描隧道显微镜和四探针扫描隧道显微镜，实现两种样品的互联实验及直流加热的互联。与之对应地，超低温扫描隧道显微镜和四探针扫描隧道显微镜均与加热架互联组件通过拔插的方式进行配合，具有类似构造的配合结构，可以兼容加热架互联组件，以分别实现加热架互联组件在各扫描隧道显微镜内的互联与加热。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种加热架互联组件，其特征在于，包括小样品托(11)、两个电极片(12)以及固定件(13)，所述小样品托(11)为绝缘体，其上表面用于承载样品(1)；两个所述电极片(12)相互间隔设置，每个所述电极片(12)的第一端由至少一个所述固定件(13)固定在所述小样品托(11)上且接触样品(1)，每个所述电极片(12)的第二端伸出所述小样品托(11)外，以在所述小样品托(11)安装到样品托上后接触样品托上的不同的电极接触块。
2.根据权利要求1所述的加热架互联组件，其特征在于，所述电极片(12)间隔地设置在所述小样品托(11)的宽度方向上的两相对侧，包括固定在所述小样品托(11)上的样品接触部(121)和连接所述样品接触部(121)的弹片部(122)，所述弹片部(122)的末端朝所述小样品托(11)的底面延伸。
3.根据权利要求2所述的加热架互联组件，其特征在于，所述小样品托(11)包括用于承载样品(1)的承载板(101)和连接所述承载板(101)下表面的两块侧板(102)，两块所述侧板(102)在所述小样品托(11)的宽度方向上间隔且正对设置，所述侧板(102)的外表面凸设有沿其长度方向延伸的导向条(111)。
4.根据权利要求3所述的加热架互联组件，其特征在于，所述小样品托(11)还包括一对或多对副导向条(111')，每对所述副导向条(111')分别自各所述侧板(102)朝外凸出并沿所述小样品托(11)的长度方向延伸，所述副导向条(111')与所述导向条(111)间隔设置，且所述副导向条(111')位于所述导向条(111)与所述承载板(101)之间。
5.根据权利要求3所述的加热架互联组件，其特征在于，所述小样品托(11)还包括自所述承载板(101)朝两侧的所述侧板(102)外延伸出的限位条(112)，所述限位条(112)与导向条(111)之间形成凹陷的导向槽(113)。
6.根据权利要求2～5任一所述的加热架互联组件，其特征在于，所述承载板(101)的长度方向的一端形成有供夹持的手柄(110)，所述弹片部(122)同时朝向所述手柄(110)所在端和所述小样品托(11)的底面倾斜设置。
7.根据权利要求6所述的加热架互联组件，其特征在于，所述样品接触部(121)包括压片部(12a)，两侧的所述压片部(12a)将样品(1)压紧在所述小样品托(11)上。
8.一种转移真空样品托，其特征在于，包括权利要求1-7任一所述的加热架互联组件(10)、两个第一托体(20)以及电极接触块(30)，两个所述第一托体(20)间隔设置，每个所述第一托体(20)上固定有一个连接不同电极的所述电极接触块(30)；转移真空样品托上开设有供加热架互联组件(10)可拆卸地插入的插口，两个所述电极接触块(30)分别设于所述插口的宽度方向的两相对侧的上方，用于在所述加热架互联组件(10)插入所述插口内时与其上方对应的所述电极片(12)的第二端接触导通。
9.一种转移真空样品托，其特征在于，包括权利要求1-7任一所述的加热架互联组件(10)、绝缘的第二托体(20')以及连接电极的电极接触块(30)，所述第二托体(20')包括承载部(201')和可供抓取的抓取部(202')，转移真空样品托上开设有供加热架互联组件(10)可拆卸地插入的插口，两个所述电极接触块(30)分别设于所述插口的宽度方向的两相对侧的上方，且间隔地设置在所述第二托体(20')上，用于在所述加热架互联组件(10)插入所述插口内时与其上方对应的所述电极片(12)的第二端接触导通。
10.根据权利要求8或9所述的转移真空样品托，其特征在于，所述电极接触块(30)的朝向加热架互联组件(10)的插口入口的一端的顶面为倾斜面，且越靠近所述插口入口，所述倾斜面与所述电极接触块(30)的顶面之间的距离越大。
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