CN115229316B - 离子切割校准系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及抛光技术领域，尤其涉及一种离子切割校准系统及方法，旨在解决校准装样过程中多角度观察样品和挡板关系时样品和挡板会移出显微镜视野范围且失焦，导致校准过程复杂效率低下的问题。本发明提供的离子切割校准系统，包括样品切割台、粗校准装置、显微观测装置和翻转台；翻转台包括翻转板，翻转板配置为带动样品切割台在竖直平面内摆动；翻转板的摆动轴线与离子束遮挡板的顶面靠近样品的侧边共线。本发明通过翻转台、显微观测装置、样品切割台和粗校准装置的配合使用，避免了显微镜失焦以及超出观测范围的问题，减少了显微镜的设置，提高了校准效率和精度。

Description

离子切割校准系统及方法

技术领域

本发明涉及抛光技术领域，尤其涉及一种离子切割校准系统及方法。

背景技术

氩离子抛光系统是一个用于样品的截面制备及平面抛光的表面处理设备，广泛地应用于材料、半导体器件、岩石和矿物表面分析测试前期的样品表面处理，为分析测试提供无异物介入、结构真实、表面平整的样品，平整的样品表面有利于观察、分析，从而提高表面分析测试的准确性及效率；其中，表面分析测试包括且不限于扫描电镜、电子探针、离子探针、EBSD等分析测试。离子抛光包括有离子束遮挡板的离子切割，切割时离子束遮挡板位于样品台承载面的前方，用于遮盖样品，使得样品被遮盖部分不被氩离子束切割。样品略高出离子束遮挡板的部分为样品的被切割部，样品的被切割部与氩离子相接触的表面为离子轰击面。氩离子束不断轰击样品的离子轰击面，使得位于离子轰击面的样品不断被移除，继而离子轰击面从样品的侧面不断陷入，直至样品的顶面形成平整的样品切割面。可见，准确的装样对离子的切割效果有很大影响。

现有技术中，通常先将样品底面用双面胶黏在样品托上，使样品的一个侧面与基准靠板贴齐，然后将样品托转移至三轴平移台上，通过三轴平移台调节样品的上下、前后及左右位置，使样品紧贴挡板并露出需要进行离子切割的部分。专利CN110605467B提供了一种离子切割校准装置、校准方法进行了改进，但这种装置在多角度观察样品和挡板关系时，由于需要调整观察方向，样品和挡板与显微镜的相对位置以及相对高度会发生变化，样品和挡板会移出显微镜视野范围且失焦，导致需要重新调整显微镜，引起校准过程复杂且效率低下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种离子切割校准系统及方法，以解决校准装样过程中，多角度观察样品和挡板关系时样品和挡板会移出显微镜视野范围且失焦，导致校准过程复杂效率低下的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：

一种离子切割校准系统，包括样品切割台、粗校准装置、显微观测装置和翻转台；样品切割台包括样品托和离子束遮挡板，样品托用于承载样品，离子束遮挡板与样品相对设置；样品切割台配置为可调整样品相对于离子束遮挡板的位置和角度；粗校准装置用于组装样品和样品托，配置为使样品和样品托的一个端面平齐；显微观测装置包括显微镜，显微镜设置于样品托上方；显微镜的目镜内设置有刻度尺；翻转台包括翻转板，样品切割台连接于翻转板；翻转板配置为带动样品切割台在竖直平面内摆动；翻转板的摆动轴线与离子束遮挡板的顶面靠近样品的侧边共线。

进一步的，翻转台还包括转接件，两个转接件设置于翻转板两侧并与翻转板连接；转接件包括轴承座、旋转轴和连接臂；连接臂与翻转板连接，旋转轴一端与连接臂连接，另一端插装于轴承座并与轴承座转动连接；旋转轴的转动轴线水平设置并与翻转板的摆动轴线共线。

进一步的，翻转台还包括支撑架；支撑架包括立柱和底板；立柱竖直设置，立柱的下端与底板连接，立柱的上端与轴承座背离连接臂的一端连接；底板水平设置，粗校准装置和显微观测装置安装于底板。

进一步的，支撑架还包括水平限位板和竖直限位板；水平限位板水平设置，配置为在翻转板水平状态下抵接于翻转板的上表面；竖直限位板竖直设置，配置为在翻转板竖直状态下抵接于翻转板的背离样品切割台的一面。

进一步的，翻转台还包括伸缩臂，伸缩臂一端铰接于支撑架，另一端铰接于翻转板；伸缩臂带动翻转板在水平状态和竖直状态间切换。

进一步的，底板上开设有限位凹槽，样品托可卡接于限位凹槽并可沿限位凹槽的长度方向移动。

进一步的，粗校准装置包括粗校定位板，样品托和样品的一端抵接于粗校定位板的端面；粗校定位板与样品托抵接的端面垂直于限位凹槽的长度方向。

进一步的，粗校准装置还包括弹簧片，样品托背离粗校定位板一端抵接于弹簧片；弹簧片配置为向样品托施加指向粗校定位板的推力。

进一步的，样品切割台还包括第一旋转机构、竖直移动机构、第二旋转机构和水平移动机构；样品托卡接于第一旋转机构，第一旋转机构配置为带动样品托在竖直平面内转动；竖直移动机构与第一旋转机构连接，配置为带动第一旋转机构在竖直方向移动；第二旋转机构与竖直移动机构连接，配置为带动竖直移动机构在水平平面内转动；水平移动机构与第二旋转机构连接，配置为带动第二旋转机构在水平方向上移动。

本发明的另一方面，提供了一种离子切割校准方法，使用上述的离子切割校准系统，包括如下步骤：

粗校准装样：将样品托放置于弹簧片和粗校定位板之间，使样品托的顶面抵接在粗校定位板，随后将样品粘在样品托上并使样品的顶面抵接在粗校定位板；

水平状态校准：将样品托安装在第一旋转机构，将翻转板调节至水平状态，此时样品竖直设置；打开显微镜并调整焦距，使显微镜聚焦在离子束遮挡板的顶面；调节水平移动机构使样品靠近离子束遮挡板；当样品与离子束遮挡板在水平平面内的投影不平行时，调整第二旋转机构，直至平行，随后再次调节水平移动机构使样品与离子束遮挡板贴合；

竖直状态校准：将翻转板调节至竖直状态，调节第一旋转机构，使样品的顶面与离子束遮挡板的顶面在水平平面内的投影平行；通过显微镜内的刻度尺调节竖直移动机构，使样品的顶面高出离子束遮挡板的顶面10-200μm；

转至抛光工序：将样品切割台从翻转板拆下，并将样品切割台与样品一同转移至离子抛光机进行抛光。

综合上述技术方案，本发明所能实现的技术效果在于：

1、本发明通过翻转台实现仅需一个显微镜即可观察竖直平面和水平平面内样品与离子束遮挡板的位置关系，提高校准效率的同时降低了成本。将显微镜设定为向下观察，当翻转板水平时，可观察样品与离子束遮挡板在水平面内的投影线是否平行、距离是否合适，并通过相应的第二旋转机构、水平移动机构进行调整；当翻转板竖直设置时，则可观察样品与离子束遮挡板在竖直平面内的投影是否平行以及样品高出离子束遮挡板的尺寸是否适当，并通过相应的第一旋转机构、竖直移动机构进行调整。通过设置翻转台实现了一个显微镜对两个相互垂直的方向的观察，减少了显微镜的设置，降低了设备成本，同时可避免在更换方向时重新对焦，提高了校准效率。

尤其在于，翻转板的摆动轴线与离子束遮挡板的顶面靠近样品的侧边共线，此时无论翻转板摆动至何种角度，离子束遮挡板的顶面靠近样品的侧边与显微镜的相对位置始终不变。显微镜只需进行一次调焦，聚焦在离子束遮挡板的顶面的侧边后无需再次调焦，减少了重新对焦的时间，极大提升了效率。整个校准过程只需一次调焦，一次翻转板翻转，即可完成样品位置和角度的调整，简化了操作过程，提高了工作效率。

2、本发明通过设置粗校准装置，保证样的顶面品与样品托的顶面基本平齐，当样品装入样品切割台后仅需进行较小的角度调整即可保证样品与离子束遮挡板的平行关系，降低了角度调整的工作量，提高了校准效率。

3、本发明的样品切割台通过第一旋转机构、竖直移动机构、第二旋转机构和水平移动机构对样品进行全方位的调整，可灵活快速的调整样品与离子束遮挡板的相对位置关系，保证样品的顶面与离子束遮挡板的顶面在水平面和竖直面内的投影相互平行，并确保样品在竖直平面内高出离子束遮挡板的尺寸合理，以保证切割面平整、切割量适当，提升了校准效率和校准精度。

4、本发明的第一旋转机构、竖直移动机构、第二旋转机构和水平移动机构的集成式设计，结构紧凑，减小了空间占用，便于与翻转台配合，各个可动部件之间的连接更紧密，装置受到的振动等因素影响更小，有利于提升精度。

5、本发明通过将样品托卡接在第一旋转台上，使第一旋转台受力，避免了直接向样品托施力，防止样品托因受力而发生变形或位置偏离，进一步保证了校准精度。尤其是在调整样品托到离子束遮挡板的水平距离和竖直方向的高度时，如果直接向样品托施加推力，更容易使样品托发生位置偏离，导致样品托与第一旋转台之间产生间隙，降低校准精度。

6、本发明通过粗校准装置对样品的预定位以及样品切割台、翻转台和显微观测装置的相互配合对样品的位置和姿态进行校准，简化了校准装样的过程，提高了校准效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的离子切割校准系统的结构示意图；

图2为粗校准装置的结构示意图；

图3为翻转台的结构示意图；

图4为翻转板竖直状态的示意图；

图5为样品切割台的结构示意图；

图6为底座的结构示意图；

图7为第一旋转台的结构示意图；

图8为第二旋转台和竖直移动滑块的结构示意图；

图9为水平移动滑块的结构示意图；

图10为离子束遮挡机构的结构示意图；

图11为样品托的结构示意图；

图12为转接件的结构示意图；

图13为翻转板的剖视图。

图标：10-样品切割台；20-粗校准装置；30-显微观测装置；40-翻转台；100-样品托；110-T形凸起；120-定位孔；200-离子束遮挡机构；210-离子束遮挡板；220-遮挡板限位支架；300-第一旋转机构；310-第一旋转台；320-弹簧柱塞；311-T形凹槽；312-第一旋转复位凸起；313-第一旋转凸缘；400-竖直移动机构；410-竖直移动滑块；420-第一旋转旋钮；430-第一旋转复位弹簧；440-第一旋转固定板；450-竖直移动导轨；460-竖直移动复位弹簧；411-第一旋转滑槽；412-竖直移动旋钮安装孔；500-第二旋转机构；510-第二旋转台；511-第二旋转复位凸起；512-第二旋转凸缘；600-水平移动机构；610-水平移动滑块；620-第二旋转旋钮；630-第二旋转复位弹簧；640-第二旋转固定板；650-水平移动导轨；660-水平移动复位弹簧；611-第二旋转滑槽；612-水平导轨连接凸起；700-底座；710-第一凸台；720-导轨支撑柱；730-限位压板；740-支撑立板；750-水平移动旋钮安装孔；21-粗校定位板；22-弹簧片；31-显微镜；32-调焦架；33-安装立柱；41-翻转板；42-支撑架；43-伸缩臂；44-转接件；45-锁定螺母；46-锁定螺钉；41a-第一卡槽；41b-定位凸台；41c-避让凹槽；42a-水平限位板；42b-竖直限位板；42c-立柱；42d-底板；42e-横板；42f-限位凹槽；44a-轴承座；44b-旋转轴；44c-连接臂。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

校准装样过程中，多角度观察样品和挡板关系时样品和挡板会移出显微镜31视野范围且失焦，导致校准过程复杂效率低下的问题。

有鉴于此，本发明提供了一种离子切割校准系统，包括样品切割台10、粗校准装置20、显微观测装置30和翻转台40，其中样品切割台10包括样品托100、离子束遮挡机构200、第一旋转机构300、竖直移动机构400、第二旋转机构500、水平移动机构600和底座700，通过样品切割台10、粗校准装置20、显微观测装置30和翻转台40的配合改善观察效果，提高校准的精度和效率，避免多角度观察样品和挡板关系时样品和挡板会移出显微镜31视野范围且失焦。

以下结合图1-图12对本实施例提供的样品切割台10的结构和形状进行详细说明：

本实施例的可选方案中，离子束遮挡机构200包括离子束遮挡板210和遮挡板限位支架220。如图5、图10所示，离子束遮挡板210插装于遮挡板限位支架220且倾斜设置，且离子束遮挡板210的顶面水平设置，用以遮蔽离子束从而保护样品不需切割的部分。具体的，遮挡板限位支架220上开设燕尾槽，离子束遮挡板210插装于燕尾槽中，以保证离子束遮挡板210牢固的定位在遮挡板限位支架220上。

进一步的，离子束遮挡板210和遮挡板限位支架220通过沉头螺钉连接，防止离子束遮挡板210沿燕尾槽的长度方向移动。

本实施例的可选方案中，样品托100竖直设置，样品粘接在样品托100靠近离子束遮挡板210的一侧。

本实施例中，第一旋转机构300包括第一旋转台310和弹簧柱塞320。如图5、图7所示，第一旋转台310整体呈扇形，圆心处开设有轴孔，配置为绕轴孔的轴线转动，轴孔轴线水平设置，从而在竖直平面内带动样品摆动，调整样品与离子束遮挡板210在竖直平面内投影线的平行状态。弹簧柱塞320插装于第一旋转台310且弹簧柱塞320的轴线平行于轴孔的轴线。

为使样品托100锁定在第一旋转台310，第一旋转台310上开设有T形凹槽311，样品托100上相应的设置有T形凸起110，如图7所示，正常状态下，T形凹槽311竖直设置，使用时根据样品状态进行角度调整。T形凸起110插装于T形凹槽311以实现定位，同时样品托100上开设有定位孔120，弹簧柱塞320的端部插装于定位孔120，从而防止T形凸起110沿T形凹槽311移动。显而易见的，弹簧柱塞320的端部凸出T形凹槽311与T形凸起110的配合面。

本实施例中，竖直移动机构400包括竖直移动滑块410、第一旋转旋钮420、第一旋转复位弹簧430、第一旋转固定板440。如图5、图8所示，竖直移动滑块410上开设有半圆形凹槽，第一旋转台310设置于半圆形凹槽内，竖直移动滑块410带动第一旋转台310在竖直方向上移动。第一旋转台310的轴孔中插装有转轴，转轴同时插装于竖直移动滑块410。竖直移动滑块410上开设有第一旋转滑槽411，第一旋转滑槽411与半圆形凹槽同轴并与半圆形凹槽连通，相应的，如图7所示，第一旋转台310的外沿设置有第一旋转凸缘313，第一旋转凸缘313插装于第一旋转滑槽411，以对第一旋转台310的转动进行导向和限位，防止第一旋转台310发生晃动，保证调整精度。

进一步的，第一旋转固定板440与竖直移动滑块410连接，第一旋转旋钮420安装于第一旋转固定板440，第一旋转旋钮420的轴线竖直设置，第一旋转旋钮420的一端抵接于第一旋转台310，从而通过调整第一旋转旋钮420来推动第一旋转台310旋转。具体的，第一旋转旋钮420与第一旋转固定板440螺纹连接。

竖直移动滑块410上开设有竖直旋转复位凹槽，竖直旋转复位凹槽内设置有第一旋转复位弹簧430，相应的，第一旋转台310上设置有第一旋转复位凸起312。第一旋转复位弹簧430的轴线与第一旋转旋钮420的轴线平行，第一旋转复位弹簧430一端抵接于竖直移动滑块410，另一端抵接于第一旋转复位凸起312，从而使第一旋转复位弹簧430向第一旋转台310施加与第一旋转旋钮420相反的推力。

当调整第一旋转旋钮420，使第一旋转旋钮420推动第一旋转台310绕自身轴线转动时，第一旋转复位弹簧430受压，提供相反的推力，使第一旋转台310位置稳定，避免晃动并减小零件之间的间隙，提高校准精度。当需要反向旋转时，反向调整第一旋转旋钮420，第一旋转台310在第一旋转复位弹簧430的推力下反向旋转并保持与第一旋转旋钮420的抵接。

本实施例中，第二旋转机构500包括第二旋转台510，第二旋转台510整体呈扇形，圆心处开设有轴孔，配置为绕轴孔的轴线转动，轴孔轴线竖直设置，从而在水平平面内带动样品摆动，调整样品与离子束遮挡板210在水平平面内投影线的平行状态，如图8所示。

竖直移动机构400还包括竖直移动导轨450和竖直移动复位弹簧460，如图8所示。具体的，竖直移动导轨450竖直插装于竖直移动滑块410和第二旋转台510；竖直移动复位弹簧460套装于竖直移动导轨450，上端抵接于竖直移动滑块410，下端抵接于第二旋转台510，具体而言，竖直移动滑块410上开设有竖直导轨孔，竖直导轨孔为阶梯孔，下部孔径大于上部孔径，阶梯孔上部与竖直移动导轨450接触，下部用于安装竖直移动复位弹簧460，从而保证竖直移动导轨450和竖直移动复位弹簧460运动稳定，弹簧的推力可保持相应的接触面紧密贴合，减小间隙，保证精度。进一步的，竖直移动滑块410上开设有竖直移动旋钮安装孔412，竖直移动旋钮安装孔412为螺纹孔且竖直设置，用于安装竖直移动螺杆，竖直移动螺杆下端为光杆并插装于第二旋转台510，进而通过旋转竖直移动螺杆带动竖直移动滑块410沿竖直移动导轨450在竖直方向移动，实现对样品高度的调节，以保证样品在竖直方向上凸出离子束遮挡板210的尺寸。

本实施例的可选方案中，水平移动机构600包括水平移动滑块610、第二旋转旋钮620、第二旋转复位弹簧630和第二旋转固定板640。

如图8、图9所示，水平移动滑块610上开设有半圆形凹槽，第二旋转台510和竖直移动滑块410设置于半圆形凹槽内，水平移动滑块610带动第二旋转台510和竖直移动滑块410在水平方向上移动。第二旋转台510的轴孔中插装有转轴，转轴同时插装于水平移动滑块610。水平移动滑块610上开设有第二旋转滑槽611，第二旋转滑槽611与半圆形凹槽同轴并与半圆形凹槽连通，相应的，如图8所示，第二旋转台510的外沿设置有第二旋转凸缘512，第二旋转凸缘512插装于第二旋转滑槽611，以对第二旋转台510的转动进行导向和限位，防止第二旋转台510发生晃动。

进一步的，第二旋转固定板640与水平移动滑块610连接，第二旋转旋钮620安装于第二旋转固定板640，第二旋转旋钮620的轴线水平设置，第二旋转旋钮620的一端抵接于第二旋转台510，从而通过调整第二旋转旋钮620来推动第二旋转台510旋转。具体的，第二旋转旋钮620与第二旋转固定板640螺纹连接。

水平移动滑块610上开设有水平旋转复位凹槽，水平旋转复位凹槽设置有第二旋转复位弹簧630，相应的，第二旋转台510上设置有第二旋转复位凸起511。第二旋转复位弹簧630的轴线与第二旋转旋钮620的轴线平行，第二旋转复位弹簧630一端抵接于水平移动滑块610，另一端抵接于第二旋转复位凸起511，从而使第二旋转复位弹簧630向第二旋转台510施加与第二旋转旋钮620相反的推力。

当调整第二旋转旋钮620，使第二旋转旋钮620推动第二旋转台510绕自身轴线转动时，第二旋转复位弹簧630受压，提供相反的推力，使第二旋转台510位置稳定，避免晃动并减小零件之间的间隙，提高调整精度。当需要反向旋转时，反向调整第二旋转旋钮620，第二旋转台510在第二旋转复位弹簧630的推力下反向旋转并保持与第二旋转旋钮620的抵接。

本实施例中，遮挡板限位支架220和水平移动滑块610均安装于底座700。遮挡板限位支架220的下侧开设有开口向下的凹槽，底座700上设置有相应的凸起，通过凹槽和凸起的配合实现遮挡板限位支架220与底座700的限位，两者之间通过螺栓进行固定，以保证位置锁定。

本实施例中，水平移动机构600还包括水平移动导轨650和水平移动复位弹簧660，如图5、图6所示。具体的，水平移动导轨650水平插装于水平移动滑块610；水平移动导轨650的两端安装于底座700。水平移动复位弹簧660套装于水平移动导轨650，一端抵接于水平移动滑块610，另一端抵接于底座700。具体而言，水平移动滑块610上设置有水平导轨连接凸起612，水平导轨连接凸起612开设有通孔，水平移动导轨650插装于通孔。水平移动复位弹簧660则抵接于水平导轨连接凸起612，以保持水平移动滑块610位置的稳定。进一步的，底座700上开设有水平移动旋钮安装孔750，水平移动旋钮安装孔750为螺纹孔且水平设置，用于安装水平移动螺杆，水平移动螺杆一端抵接于水平移动滑块610，进而通过旋转水平移动螺杆向水平移动滑块610施加推力，使水平移动滑块610向离子束遮挡机构200靠近，水平移动复位弹簧660则提供相反的推力以避免晃动并减小零件之间的间隙，保证运行稳定并提高调整精度。同时，当需要反向移动时，反向旋转水平移动螺杆，水平移动螺杆远离水平移动滑块610，水平移动滑块610在水平移动复位弹簧660的推力作用下向远离离子束遮挡机构200的方向移动并抵接在水平移动螺杆，从而使实现对样品与离子束遮挡板210之间水平距离的调节。显而易见的，水平移动螺杆也可插装于水平移动滑块610并与水平移动滑块610螺纹连接，水平移动螺杆安装于底座700，通过转动水平移动螺杆直接带动水平移动滑块610移动。

底座700还包括导轨支撑柱720、限位压板730和支撑立板740；如图6所示，导轨支撑柱720和支撑立板740竖直设置，水平移动导轨650的两端分别插装于导轨支撑柱720和支撑立板740，水平移动复位弹簧660一端抵接于导轨支撑柱720，另一端抵接于水平导轨连接凸起612。限位压板730连接于导轨支撑柱720和支撑立板740的上端，其下表面与水平移动滑块610的上表面接触，对水平移动滑块610进行限位，保证其位置度。

本实施例的可选方案中，翻转台40包括翻转板41、支撑架42、伸缩臂43和转接件44。

本实施例中，如图1、图3、图4、图5所示，翻转板41与底座700连接，底座700的下端设置有第一凸台710，翻转板41上设置有相应的第一卡槽41a，第一凸台710卡接于第一卡槽41a实现定位，并通过螺栓依次插装于翻转板41和底座700实现连接，第一卡槽41a处开设有通孔，第一凸台710处设置有相应的螺纹孔，且螺纹孔位于第一凸台710的中心，螺纹孔的轴线经过离子束遮挡板210的顶面靠近样品托100的侧边的中点。具体的，第一卡槽41a设置为U形槽，第一凸台710为相应的U形凸台，从而实现定位，防止翻转板41与底座700发生相对转动，从而通过翻转板41的翻转可带动底座700及其上各个机构的翻转。

进一步的，翻转板41上还设置有定位凸台41b，定位凸台41b抵接于底座700的侧面，与第一卡槽41a共同作用，将底座700可靠的固定在翻转板41上。

本实施例的可选方案中，翻转板41可在水平状态和竖直状态间切换，从而带动样品切割台10在水平状态和竖直状态间切换。竖直状态下，离子束遮挡板210位于样品托100上方，以保证从上向下观察时，不会遮挡离子束遮挡板210，保证观察效果。

伸缩臂43一端铰接于支撑架42，另一端铰接于翻转板41，通过伸缩臂43的伸缩实现翻转板41的摆动。

支撑架42包括水平限位板42a、竖直限位板42b、立柱42c、底板42d和横板42e。如图4所示，两个立柱42c竖直安装于底板42d且相互平行，两个横板42e分别与两个立柱42c连接；竖直限位板42b连接于两个横板42e的端部，翻转板41竖直状态时，竖直限位板42b抵接于翻转板41，以保证翻转板41处于竖直状态；两个水平限位板42a分别连接于两个横板42e，翻转板41水平状态时，水平限位板42a的下表面抵接于翻转板41的上表面，保证水平状态，如图3所示。

转接件44包括轴承座44a、旋转轴44b和连接臂44c，如图12所示。连接臂44c的下端与与翻转板41连接并通过螺钉紧固，旋转轴44b插装于连接臂44c的上端；轴承座44a套装于旋转轴44b并与旋转轴44b转动连接，轴承座44a和旋转轴44b之间设置有轴承。轴承座44a背离连接臂44c的一端与立柱42c连接。具体而言，如图4所示，翻转板41与支撑架42通过转接件44连接，并通过轴承座44a与旋转轴44b的转动连接实现翻转板41的转动。

为避免翻转过前后观察位置发生变化，导致显微镜31需重新对焦，在翻转板41水平状态下，离子束遮挡板210的顶面与旋转轴44b的轴线在同一水平平面内；在翻转板41竖直状态下，离子束遮挡板210的顶面与旋转轴44b的轴线在同一竖直平面内，从而在两个状态下观察离子束遮挡板210的顶面的位置不变，无需重新对焦，提高了校准效率。即离子束遮挡板210的顶面靠近样品托100的边线与旋转轴44b共线，旋转轴44b的轴线即翻转板41的摆动轴线，显微镜31在翻转板41水平状态和竖直状态下均聚焦于旋转轴44b的轴线。

为便于翻转板41与底座700的可拆卸连接，翻转台40还包括锁定螺母45和锁定螺钉46，如图13所示。锁定螺钉46包括螺帽、光杆和螺纹杆，光杆两端分别与螺帽和螺纹杆连接，光杆的直径大于螺纹杆的直径并小于螺帽的直径。相应的，翻转板41上开设有避让凹槽41c，避让凹槽41c的上端与第一卡槽41a的底部连通，下端连接有圆形通孔。螺纹杆插装于避让凹槽41c内，光杆插装于圆形通孔，螺帽的直径大于圆形通孔，锁定螺母45设置于避让凹槽41c内并与螺纹杆螺纹连接，同时锁定螺母45抵接于光杆的端面。具体而言，螺纹杆的长度小于避让凹槽41c的深度，同时螺纹杆的长度大于光杆减去圆形通孔的长度。如图13所示，为翻转板41与底座700拆分状态下锁定螺钉46的状态，此时螺纹杆不凸出第一卡槽41a的底部，即螺纹杆全部位于避让凹槽41c内，锁定螺母45使锁定螺钉46不与翻转板41脱离；当连接翻转板41与底座700时，由于螺纹杆的长度小于避让凹槽41c的深度，第一凸台710和第一卡槽41a可直接卡接，不会被螺纹杆干涉，随后旋转锁定螺钉46以锁定翻转板41与底座700，此时由于螺纹杆的长度大于光杆减去圆形通孔的长度，可保证螺帽抵接于翻转板41，从而防止锁定螺钉46松动。简而言之，通过将锁定螺钉46设置在翻转板41上，防止锁定螺钉46丢失，便于进行翻转板41与底座700的连接，并通过相应的长度设置，防止在安装时发生干涉并保证锁紧效果。

本实施例的可选方案中，粗校准装置20包括粗校定位板21和弹簧片22，如图1、图2所示，样品托100一端抵接于粗校定位板21，另一端抵接于弹簧片22，样品托100的长度大于弹簧片22到粗校定位板21的距离；弹簧片22配置为向样品托施加指向粗校定位板21的推力。具体的，粗校定位板21安装于底板42d，底板42d上开设有限位凹槽42f，样品托100卡接于限位凹槽42f并可沿限位凹槽42f的长度方向移动。使用时，样品托100的顶面在弹簧片22的作用下抵接于粗校定位板21的端面，此时使用胶水或导电胶带将样品粘在样品托100上，并使样品的顶面抵接于粗校定位板21，以保证样品的顶面与样品托100的顶面平齐，实现初步校准以较小第一旋转机构和第二旋转机构的调整量，降低调整工作量。

本实施例的可选方案中，显微观测装置30包括显微镜31、调焦架32和安装立柱33。如图1所示，显微镜31设置于样品托上方；显微镜31的目镜内设置有刻度尺，用于观测样品的顶面高出离子束遮挡板210的顶面的尺寸。底板42d上开设有立柱定位孔，用于固定安装立柱33；显微镜31与调焦架32连接，调焦架32套装于安装立柱33，可沿竖直方向移动，同时可绕安装立柱33的轴线转动，便于调整焦距。

本实施例提供的样品切割台10的使用方法如下：

将粘接有样品的样品托100卡接入第一旋转台310，样品和离子束遮挡板210的顶面指在翻转板41处于水平状态时各自的上端面。

当翻转板41处于水平状态时，如图1、图3所示，观察样品与离子束遮挡板210在水平平面内的投影，确认两者顶面的投影线否平行。

首先调整平行状态，当需要调整时，转动第二旋转旋钮620推动第二旋转台510转动，从而带动竖直移动滑块410和第一旋转台310同时在水平平面内转动，最终带动样品转动，直至样品与离子束遮挡板210的顶面在水平平面内的投影线平行。

调整平行后，旋转水平移动螺杆，带动水平移动滑块610沿水平移动导轨650移动，从而带动第二旋转台510、竖直移动滑块410和第一旋转台310移动，调整样品与离子束遮挡板210的顶面在水平平面内的投影线的距离。在调整平行前，如果样品与离子束遮挡板210的间距过大，可先旋转水平移动螺杆，缩短两者的间距，以便于观察平行状态。

然后收缩伸缩臂43使伸缩臂43带动翻转板41向下摆动，随后再使伸缩臂43伸出，推动翻转板41继续摆动直至抵接在竖直限位板42b。此时离子束遮挡板210位于样品上方。

随后继续通过显微镜31观察样品与离子束遮挡板210在水平平面内的投影，确认两者的投影线否平行、间距是否合适。即通过整体90度的摆动来观察翻转板41在水平状态时样品与离子束遮挡板210在竖直平面内的投影，无需在水平方向上多设置一个显微镜31用于观察。

首先调整平行状态，当需要调整时，转动第一旋转旋钮420推动第一旋转台310转动，从而带动样品在当前水平平面内转动，直至样品的顶面与离子束遮挡板210的顶面在当前水平平面内的投影线平行。

调整平行后，旋转竖直移动螺杆，调整竖直移动滑块410的位置，进而带动第一旋转台310移动，整样品与离子束遮挡板210的顶面在水平平面内的投影线的距离，以保证适当的切割量。

基于上述的离子切割校准系统，本发明还提供了一种离子切割校准方法，其步骤如下：

粗校准装样：将样品托100放置于弹簧片22和粗校定位板21之间，使样品托100的顶面抵接在粗校定位板21，随后将样品粘在样品托100上并使样品的顶面抵接在粗校定位板21；

水平状态校准：将样品托100安装在第一旋转台310，将翻转板41调节至水平状态，此时样品竖直设置；打开显微镜31并调整焦距，使显微镜31聚焦在离子束遮挡板210的顶面；调节水平移动滑块610使样品靠近离子束遮挡板210；当样品与离子束遮挡板210在水平平面内的投影不平行时，调整第二旋转台510，直至平行，随后再次调节水平移动滑块610使样品与离子束遮挡板210贴合；

竖直状态校准：将翻转板41调节至竖直状态，调节第一旋转台310，使样品的顶面与离子束遮挡板210的顶面在水平平面内的投影平行；通过显微镜31内的刻度尺调节竖直移动滑块410，使样品的顶面高出离子束遮挡板210的顶面10-200μm；

转至抛光工序：将样品切割台10从翻转板41拆下，并将样品切割台10与样品一同转移至离子抛光机进行抛光。

本发明具有如下效果：

1、本发明通过过翻转台40实现仅需一个显微镜31即可观察竖直平面和水平平面内样品与离子束遮挡板210的位置关系，提高校准效率的同时降低了成本。将显微镜31设定为向下观察，当翻转板41水平时，可观察样品与离子束遮挡板210在水平面内的投影线是否平行、距离是否合适，并通过相应的第二旋转机构500、水平移动机构600进行调整；当翻转板41竖直设置时，则可观察样品与离子束遮挡板210在竖直平面内的投影是否平行以及样品高出离子束遮挡板210的尺寸是否适当，并通过相应的第一旋转机构300、竖直移动机构400进行调整。通过设置翻转台40实现了一个显微镜31对两个相互垂直的方向的观察，减少了显微镜31的设置，降低了设备成本，同时可避免在更换方向时重新对焦，提高了校准效率。

尤其在于，翻转板41的摆动轴线与离子束遮挡板210的顶面靠近样品的侧边共线，此时无论翻转板41摆动至何种角度，离子束遮挡板的顶面靠近样品的侧边与显微镜31的相对位置始终不变。显微镜31只需进行一次调焦，聚焦在离子束遮挡板210的顶面的侧边后无需再次调焦，减少了重新对焦的时间，极大提升了效率。整个校准过程只需一次调焦，一次翻转板41翻转，即可完成样品位置和角度的调整，简化了操作过程，提高了工作效率。

2、本发明通过设置粗校准装置20，保证样的顶面品与样品托100的顶面基本平齐，当样品装入样品切割台10后仅需进行较小的角度调整即可保证样品与离子束遮挡板210的平行关系，降低了角度调整的工作量，提高了校准效率。

3、本发明的样品切割台10通过第一旋转机构300、竖直移动机构400、第二旋转机构500和水平移动机构600对样品进行全方位的调整，可灵活快速的调整样品与离子束遮挡板210的相对位置关系，保证样品的顶面与离子束遮挡板210的顶面在水平面和竖直面内的投影相互平行，并确保样品在竖直平面内高出离子束遮挡板210的尺寸合理，以保证切割面平整、切割量适当，提升了校准效率和校准精度。

4、本发明的第一旋转机构300、竖直移动机构400、第二旋转机构500和水平移动机构600的集成式设计，结构紧凑，减小了空间占用，便于与翻转台40配合，各个可动部件之间的连接更紧密，装置受到的振动等因素影响更小，有利于提升精度。

5、本发明通过将样品托100卡接在第一旋转台310上，使第一旋转台310受力，避免了直接向样品托100施力，防止样品托100因受力而发生变形或位置偏离，进一步保证了校准精度。尤其是在调整样品托100到离子束遮挡板210的水平距离和竖直方向的高度时，如果直接向样品托100施加推力，更容易使样品托100发生位置偏离，导致样品托100与第一旋转台310之间产生间隙，降低校准精度。

6、本发明通过粗校准装置20对样品的预定位以及样品切割台10、翻转台40和显微观测装置30的相互配合对杨平的位置和姿态进行校准，简化了校准装样的过程，提高了校准效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种离子切割校准系统，其特征在于，包括样品切割台（10）、粗校准装置（20）、显微观测装置（30）和翻转台（40）；

所述样品切割台（10）包括样品托（100）和离子束遮挡板（210），所述样品托（100）用于承载样品，所述离子束遮挡板（210）与所述样品相对设置；

所述样品切割台（10）配置为可调整所述样品相对于所述离子束遮挡板（210）的位置和角度；

所述粗校准装置（20）用于组装所述样品和所述样品托（100），配置为使所述样品和所述样品托（100）的一个端面平齐；

所述显微观测装置（30）包括显微镜（31），所述显微镜（31）设置于所述样品托（100）上方；

所述显微镜（31）的目镜内设置有刻度尺；

所述翻转台（40）包括翻转板（41），所述样品切割台（10）连接于所述翻转板（41）；

所述翻转板（41）配置为带动所述样品切割台（10）在竖直平面内摆动；

所述翻转板（41）的摆动轴线与所述离子束遮挡板（210）的顶面靠近所述样品的侧边共线。

2.根据权利要求1所述的离子切割校准系统，其特征在于，所述翻转台（40）还包括转接件（44），两个所述转接件（44）设置于所述翻转板（41）两侧并与所述翻转板（41）连接；

所述转接件（44）包括轴承座（44a）、旋转轴（44b）和连接臂（44c）；所述连接臂（44c）与所述翻转板（41）连接，所述旋转轴（44b）一端与所述连接臂（44c）连接，另一端插装于所述轴承座（44a）并与所述轴承座（44a）转动连接；

所述旋转轴（44b）的转动轴线水平设置并与所述翻转板（41）的摆动轴线共线。

3.根据权利要求2所述的离子切割校准系统，其特征在于，所述翻转台（40）还包括支撑架（42）；

所述支撑架（42）包括立柱（42c）和底板（42d）；

所述立柱（42c）竖直设置，所述立柱（42c）的下端与所述底板（42d）连接，所述立柱（42c）的上端与所述轴承座（44a）背离所述连接臂（44c）的一端连接；

所述底板（42d）水平设置，所述粗校准装置（20）和所述显微观测装置（30）安装于所述底板（42d）。

4.根据权利要求3所述的离子切割校准系统，其特征在于，所述支撑架（42）还包括水平限位板（42a）和竖直限位板（42b）；

所述水平限位板（42a）水平设置，配置为在所述翻转板（41）水平状态下抵接于所述翻转板（41）的上表面；

所述竖直限位板（42b）竖直设置，配置为在所述翻转板（41）竖直状态下抵接于所述翻转板（41）的背离所述样品切割台（10）的一面。

5.根据权利要求4所述的离子切割校准系统，其特征在于，所述翻转台（40）还包括伸缩臂（43），所述伸缩臂（43）一端铰接于所述支撑架（42），另一端铰接于所述翻转板（41）；

所述伸缩臂（43）带动所述翻转板（41）在水平状态和竖直状态间切换。

6.根据权利要求5所述的离子切割校准系统，其特征在于，所述底板（42d）上开设有限位凹槽（42f），所述样品托（100）可卡接于所述限位凹槽（42f）并可沿所述限位凹槽（42f）的长度方向移动。

7.根据权利要求6所述的离子切割校准系统，其特征在于，所述粗校准装置（20）包括粗校定位板（21），所述样品托（100）和所述样品的一端抵接于所述粗校定位板（21）的端面；

所述粗校定位板（21）与所述样品托（100）抵接的端面垂直于所述限位凹槽（42f）的长度方向。

8.根据权利要求7所述的离子切割校准系统，其特征在于，所述粗校准装置（20）还包括弹簧片（22），所述样品托（100）背离所述粗校定位板（21）一端抵接于所述弹簧片（22）；

所述弹簧片（22）配置为向所述样品托（100）施加指向所述粗校定位板（21）的推力。

9.根据权利要求8所述的离子切割校准系统，其特征在于，所述样品切割台（10）还包括第一旋转机构（300）、竖直移动机构（400）、第二旋转机构（500）和水平移动机构（600）；

所述样品托（100）卡接于所述第一旋转机构（300），所述第一旋转机构（300）配置为带动所述样品托（100）在竖直平面内转动；

所述竖直移动机构（400）与所述第一旋转机构（300）连接，配置为带动所述第一旋转机构（300）在竖直方向移动；

所述第二旋转机构（500）与所述竖直移动机构（400）连接，配置为带动所述竖直移动机构（400）在水平平面内转动；

所述水平移动机构（600）与所述第二旋转机构（500）连接，配置为带动所述第二旋转机构（500）在水平方向上移动。

10.一种离子切割校准方法，使用如权利要求9所述的离子切割校准系统，其特征在于，包括如下步骤：

粗校准装样：将所述样品托（100）放置于所述弹簧片（22）和所述粗校定位板（21）之间，使所述样品托（100）的顶面抵接在所述粗校定位板（21），随后将所述样品粘在所述样品托（100）上并使所述样品的顶面抵接在所述粗校定位板（21）；

水平状态校准：将所述样品托（100）安装在所述第一旋转机构（300），将所述翻转板（41）调节至水平状态，此时所述样品竖直设置；打开所述显微镜（31）并调整焦距，使所述显微镜（31）聚焦在所述离子束遮挡板（210）的顶面；调节所述水平移动机构（600）使所述样品靠近所述离子束遮挡板（210）；当所述样品与所述离子束遮挡板（210）在水平平面内的投影不平行时，调整所述第二旋转机构（500），直至平行，随后再次调节所述水平移动机构（600）使所述样品与所述离子束遮挡板（210）贴合；

竖直状态校准：将所述翻转板（41）调节至竖直状态，调节所述第一旋转机构（300），使所述样品的顶面与所述离子束遮挡板（210）的顶面在水平平面内的投影平行；通过所述显微镜（31）内的刻度尺调节所述竖直移动机构（400），使所述样品的顶面高出所述离子束遮挡板（210）的顶面10-200μm；

转至抛光工序：将所述样品切割台（10）从所述翻转板（41）拆下，并将所述样品切割台（10）与所述样品一同转移至离子抛光机进行抛光。

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