CN203849265U - 一种超高真空样品转移设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种超高真空样品转移设备，包括：样品转移腔，所述样品转移腔通过超高真空维持装置保持超高真空环境；所述样品转移腔进一步包括：真空腔，由六根真空管路端部并联焊接而成，六根真空管路的外侧设有能够与其他装置进行真空密封连接的真空法兰，包括第一法兰、第二法兰、第三法兰、第四法兰、第五法兰、第六法兰；手阀，与所述第一法兰相密封连接；离子泵，与所述第三法兰密封连接；传样设备，与所述第二法兰密封连接；储藏室，与所述第五法兰密封连接；观察窗，与所述第四法兰密封连接；密封装置，与所述第六法兰密封连接。这样能保证样品在超高真空系统间转移时一直处于超高真空环境中，防止外界对样品的污染。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种超高真空仪器，特别是一种超高真空样品转移设备。
背景技术
一般来说，超高真空设备系统由真空泵、真空计、真空腔体及其它元件并借助于真空管道，按一定要求组合而成。以保证在一定的空间内获得并保持特定真空环境(典型真空度好于1x10-9mbar)，确保某项工艺过程或物理过程在真空系统内实施。超高真空系统在半导体、机械加工、物理、化学、材料和生物科学等各个研究领域都有着广泛的应用。
样品在超高真空系统中制备完成后，为了保证其性质稳定，通常需要在不破坏超高真空的环境中进行测试和分析。目前，可以把样品制备与测试设备集成在一套超高真空系统中，该种系统一般包含机械手，可用于在腔内的某些特定位置转移样品，使样品的制备和测试都在同一超高真空环境中完成。然而，一套系统中能集成的测试设备是有限的，想要更全面的分析样品性质，就不得不将样品从某一真空系统取出，转移到其他超高真空系统中进行测试分析，这个过程不可避免的会接触空气和粉尘，造成样品污染。有的样品遇到空气甚至发生化学反应，成分和性质发生改变，样品完全被破坏。
人们想出了许多办法来保护样品，例如：先在真空腔内通入惰性气体做保护气，再将样品取出并快速放入干净的样品盒或真空箱中；或者先在样品上镀上一层保护膜再拿出等。但大都操作复杂，且每种方法都不能避免“开腔取样”这一操作步骤，使样品暴露于非真空的气体环境。一旦破坏了样品周围的真空环境，气体吸附到样品表面，都会一定程度的污染样品。
目前，还没有一种能够在不破坏超高真空环境的前提下，实现样品在不同超高真空系统间转移的便携式设备。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种超高真空样品转移设备，该设备可以保证样品从一套超高真空系统转移到另一套超高真空系统的过程中，样品时刻处于超高真空环境。
本实用新型的超高真空样品转移设备包括：样品转移腔，所述样品转移腔通过超高真空维持装置保持超高真空环境；所述样品转移腔进一步包括：
真空腔，由六根真空管路端部并联焊接而成，六根真空管路的外侧设有能够与其他装置进行真空密封连接的真空法兰，包括第一法兰、第二法兰、第三法兰、第四法兰、第五法兰、第六法兰；
手阀，与所述第一法兰相密封连接；
离子泵，与所述第三法兰密封连接；
传样设备，与所述第二法兰密封连接；
储藏室，与所述第五法兰密封连接；
观察窗，与所述第四法兰密封连接；
密封装置，与所述第六法兰密封连接。
优选地，所述手阀通过固定法兰与超高真空系统腔体紧密相连，并通过旋转手阀控制超高真空系统腔体与转移腔的通路或闭合。
优选地，所述传样设备包括：用于夹紧样品并控制样品移动和转动的磁力传样杆，用于对传样角度进行微调的角度调节器。
优选地，所述离子泵与配套的离子泵控制单元相连，由电源为其供电，并固定放置于可移动载具上，所述可移动载具设置有带刹车装置的万向轮。
优选地，所述样品储藏室包括：用于存放样品的柱形腔体和控制样品移动的可升降样品台。
优选地，设备还包括支架，所述支架包括：用于固定样品转移腔前部的带孔支架板和固定带孔支架板的直角弯片。
本实用新型的超高真空腔可适用于内部超过真空度的获得；真空维持装置与真空腔密封相连，包括：离子泵、控制单元和供电设备，可单独维持样品转移腔内的超高真空环境，一般可使腔内气压低于3x10-10mbar。
超高真空样品转移腔还包括：适于连接超高真空系统的接口，通过真空阀门(如：手阀)与待对接超高真空系统密封相连，并可控制与对接系统的通断；传样设备，包括磁力传样杆和角度调节器，可使样品在轴线方向移动和绕轴转动，实现样品在超高真空系统和样品转移腔之间的传递；样品储藏室，该储藏室密封连接超高真空腔并能储存样品，可以实现一次转移多块样品，大大加强了样品转移腔的工作效率；支架台，该支架台能够帮助转移腔稳定放置，并可方便搬运。
根据本实用新型的便携式超高真空样品转移腔可以保证样品在超高真空系统间转移时一直处于超高真空环境中，防止外界对样品的污染，并且结构简单，体积较小，组装和拆卸简易，重量轻巧，方便搬运，各部件利用率高。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型样品转移腔结构示意图；
图3为本实用新型样品转移腔剖面图；
图4为本实用新型超高真空腔和样品储藏室结构示意图；
图5为本实用新型支架结构示意图；
图6为本实用新型超高真空维持装置示意图。
具体实施方式
如图所示，本实用新型提供了一种用于在不同超高真空系统间转移样品的便携式设备，包括样品转移腔1和支架8。样品转移腔1用于连接某一超高真空系统，从该超高真空系统移取样品，再把样品转移到另一超高真空系统中；支架8能够帮助样品转移腔1稳定放置，并可方便搬运。样品转移腔 1与支架8可以方便地进行组合与拆卸。
图1示出了根据本实用新型一实施例的整体结构立体图。在本实施例中，样品转移腔1由手阀2、真空腔3、角度调节器4、磁力传样杆5、离子泵6、样品储藏室7及固定法兰组成，用于连接超高真空系统进行样品转移；并配置了支架8，方便样品转移腔1的搬运和稳定放置。
图2示出了根据本实用新型一实施例的样品转移腔部分结构立体图。如图所示，真空腔3由六根真空管路焊接而成，材料例如为不锈钢，这些管路的外侧端部都设有能够与其它部件进行真空密封连接的真空法兰，例如CF刀口法兰或其他真空法兰，从而使腔体的极限真空可以达到超高真空要求。可以理解的是，其他形式的真空腔3或者密封连接方式也是可以想到的。
根据图2、图3所示，可以将构成该真空腔3的六个法兰命名为第一法兰9a、第二法兰9b、第三法兰9d、第四法兰9c、第五法兰9e和第六法兰9f。在本实施例中，第一法兰9a与手阀2密封连接，第二法兰9b与角度调节器4密封连接，第四法兰9c与玻璃观察窗法兰9h密封连接，可以方便观察，第三法兰9d与离子泵6密封连接，用于维持腔内真空，第五法兰9e与样品储藏室7密封相连，用于储藏样品，第六法兰9f用盲法兰密封住，也可以接入其他真空装置扩展其功能。可以理解的是，能够实现上述功能的其他连接方式也是可能的。
进行样品转移时，将上述样品转移腔的手阀2与某一超高真空样品制备系统通过固定法兰进行密封连接，保证手阀2两侧都属于超高真空量级，然后打开手阀2，将磁力传样杆5穿过手阀2，伸至样品制备系统夹取样品，夹取过程可能遇到角度偏差，可以通过角度调节器4矫正；抓住样品后，回撤磁力传样杆5，将样品从超高真空样品制备系统传送到样品转移腔，停留在真空腔3内；再关闭手阀2。然后从该超高真空样品制备系统卸下样品转移腔，移至另一超高真空系统上固定，此时再次打开手阀2，通过磁力传样杆5将样品送入新的超高真空系统，从而实现样品在两个超高真空系统间的转移。转移过程中由离子泵6维持样品转移腔内真空度，一般可优于3x10-10mbar。
图3是图2的一个剖面图，示出了样品在转移过程中的位置。样品被磁力传样杆头部10夹住，停留在真空腔3中，并可通过玻璃法兰观察窗9h观 察到具体位置。
图4示出了本实用新型一实施例的部分结构立体图，包括真空腔3和样品储藏室7，两者通过第五法兰9e密封相连。如图所示，样品储藏室7包括圆柱形腔体19和可升降样品台20。
样品台位于圆柱形腔体19内部，可以根据实际样品大小和形状制作，用于存放样品，并且可通过外部摇杆进行升降。存放样品时，先将待存放的样品用磁力传样杆5夹住，退回至真空腔第二法兰9b右端，再控制可升降样品台20下降，通过玻璃观察窗法兰9h，确保样品台与待存放样品位于同一平面，然后用磁力传样杆5将样品放入其中，最后再控制可升降样品台20上升，使样品台退回至圆柱形腔体19内部，样品得以存放，此时可以用磁力传样杆5再去夹取其它的样品；从样品储藏室7取出样品时，可以执行类似的步骤。
可以想到的是，样品台可以设计为多层结构，同时存放多块样品，由此实现多块样品在样品转移腔中同时转移，大大提高了工作效率。此外，其他控制样品台升降的方式也是可能的，比如安装电机驱动，通过磁力驱动等。
图5是根据本实用新型一实施例的支架部分结构立体图。支架8由两个带孔支架板15、八个直角弯片11、两个卡箍台12、六个底部支撑台14和平板13组成。直角弯片材料为铝型材，其他零件材料都为铝，均为减轻重量，便于搬运。
为了方便支架8与样品转移腔1的组装与拆卸，带孔支架板15先通过螺杆螺母分别固定在第一法兰9a和第二法兰9b上，直角弯片11、卡箍台12和底部支撑台14则先通过螺丝固定在平板13上，其中卡箍台12可以调节高度，底部支撑台14可根据转移腔的实际高度选择是否安装。
将样品转移腔1从超高真空样品制备系统卸下后，可以很方便快速的安装在支架8上，具体为：两个带孔支架板15插入两组直角弯片11的空隙中，用螺杆螺母固定，从而固定住样品转移腔1的前部；两个卡箍台12固定住磁力传样杆5，从而固定住样品转移腔1的后部。整个过程简单快捷，一人即可完成。可以想到的是，其他合理的固定方式也是可行的。
图6是根据本实用新型一实施例的超高真空维持装置立体图，包括：离子泵6、离子泵控制单元16、电源17和可移动载具18。其中，离子泵6通 过第三法兰9d与真空腔3密封相连，用于维持腔内超高真空；控制单元16用于控制离子泵6并显示腔内真空度，并由电源17供电，16和17一同放置于载具18上并固定。
载具18是可移动的小车，车体由铝制成，并具有带刹车装置的万向轮。转移样品时，离子泵控制单元16和电源17通过载具18可以与样品转移腔1一起移动，并且十分方便。可以理解的是，其他形式的载具也是可行的，比如手提式载具等。
虽然以上对本实用新型的实施例的结构、特征和使用方法进行了详细的描述，但是这些描述并不意图限制本实用新型。任何本领域普通技术人员经过阅读这些描述在本实用新型的精神下对本实用新型进行显而易见的改进和变更都是可能的，并且这些改进和变更都落入本实用新型的保护范围内。本实用新型的保护范围仅由所附权利要求书确定。
Claims (6)
1.一种超高真空样品转移设备，其特征在于，包括：样品转移腔，所述样品转移腔通过超高真空维持装置保持超高真空环境；所述样品转移腔进一步包括：
真空腔，由六根真空管路端部并联焊接而成，六根真空管路的外侧设有能够与其他装置进行真空密封连接的真空法兰，包括第一法兰、第二法兰、第三法兰、第四法兰、第五法兰、第六法兰；
手阀，与所述第一法兰相密封连接；
离子泵，与所述第三法兰密封连接；
传样设备，与所述第二法兰密封连接；
储藏室，与所述第五法兰密封连接；
观察窗，与所述第四法兰密封连接；
密封装置，与所述第六法兰密封连接。
2.根据权利要求1所述的超高真空样品转移设备，其特征在于：所述手阀通过固定法兰与超高真空系统腔体紧密相连，并通过旋转手阀控制超高真空系统腔体与转移腔的通路或闭合。
3.根据权利要求1所述的超高真空样品转移设备，其特征在于：所述传样设备包括：用于夹紧样品并控制样品移动和转动的磁力传样杆，用于对传样角度进行微调的角度调节器。
4.根据权利要求1所述的超高真空样品转移设备，其特征在于：所述离子泵与配套的离子泵控制单元相连，由电源为其供电，并固定放置于可移动载具上，所述可移动载具设置有带刹车装置的万向轮。
5.根据权利要求1所述的超高真空样品转移设备，其特征在于：所述样品储藏室包括：用于存放样品的柱形腔体和控制样品移动的可升降样品台。
6.根据权利要求1所述的超高真空样品转移设备，其特征在于：设备 还包括支架，所述支架包括：用于固定样品转移腔前部的带孔支架板和固定带孔支架板的直角弯片。
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