CN209729863U - 一种扫描电镜原位电化学检测芯片的多工位样品台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种扫描电镜原位电化学检测芯片的多工位样品台，该多工位样品台包括样品台支架、盛样台、样品台电路板、芯片固定装置、芯排线接头、法兰处电路板、固定法兰和I/O接口；所述样品台支架与所述盛样台同轴设置；所述样品台电路板设置在盛样台顶部；所述芯片固定装置设在盛样台上；所述芯排线接头一端与所述样品台电路板电路连接，另一端与所述法兰处电路板电路连接；所述法兰处电路板与所述固定法兰固定连接；所述I/O接口居中设置在固定法兰上。本实用新型具有多工位同时观察样品的功能，实现原位电化学检测芯片在不同控电位环境下检测样品随控电位变化的对比，提高了检测效率。

Description

一种扫描电镜原位电化学检测芯片的多工位样品台

技术领域

本实用新型属于扫描电镜原位表征领域，具体涉及一种扫描电镜原位电化学检测芯片的多工位样品台。

背景技术

扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)是介于透射电镜和光学显微镜之间的一种微观形貌观察手段，可直接利用样品表面材料的物质性能进行微观成像，观察各种试样凹凸不平表面的细微结构的优点。其样品载体样品台搭配原位检测芯片，可以使分辨率达到原子级，原位检测芯片可以集成物理、化学等功能，实现图案化、功能化，在分子生物、化工、医学半导体电子材料方面具有极高的应用价值。在扫描电镜中搭建可视化的窗口，引入比如热场、光场、电化学场等外场作用，对样品进行实时动态的原位观察。研究学者可以通过原位技术捕获样品对环境的动态感应，包括尺寸、形貌、晶体结构变化等重要信息。外场作用下材料在原子尺度的形态变化越来越成为材料研究和开发的根本。

目前用于扫描电镜原位电化学样品检测都是单芯片检测，需要多次检测才能实现原位电化学检测芯片在不同控电位环境下检测样品随控电位变化的对比，效率低下。

发明内容

本实用新型提供了一种扫描电镜原位电化学检测芯片的多工位样品台，其目的在于实现原位电化学检测芯片在不同控电位环境下的对比，揭示检测样品随控电位变化产生的规律，大幅提高检测效率。

本实用新型提供了一种扫描电镜原位电化学检测芯片的多工位样品台，该多工位样品台包括样品台支架、盛样台、样品台电路板、芯片固定装置、芯排线接头、法兰处电路板、固定法兰和I/O接口；所述样品台支架与所述盛样台同轴设置；所述样品台电路板设置在盛样台顶部；所述芯片固定装置设在盛样台上；所述芯排线接头一端与所述样品台电路板电路连接，另一端与所述法兰处电路板电路连接；所述法兰处电路板与所述固定法兰固定连接；所述I/O接口居中设置在固定法兰上。

通过采用上述技术可以实现原位电化学检测芯片在不同控电位环境下的对比，揭示检测样品随控电位变化产生的规律，大幅提高检测效率。

优选的，所述样品台支架上圆周阵列有圆周孔；所述样品台支架居中位置设有中心孔；所述样品台支架侧面设有螺纹孔。

优选的，所述盛样台上设有一个凸台；所述凸台上阵列有凹槽；所述凸台两侧对称设有固定耳。

通过采用上述技术，使得盛样台具有多工位可同时观察样品的功能。具体的样品台支架设置有8个圆周孔和1个中心孔，侧面钻有9个螺纹孔。其中中心孔用与固定盛样台。然而凹槽则由于盛放样品。通过设置阵列凹槽使得在有限的空间中可以实现多工位观察，提高效率。

优选的，所述样品台电路板由基板、样品台电路、压片触头和芯排线触点；所述样品台电路固定设置在基板上；所述样品台电路一端连接压片触头，另一端连接芯排线触点。

通过采用上述技术，使得样品台电路板其结构形式具有高度对称性，更方便制造生产，同时有可以保证扫描电子显微镜空间的需求。具体的样品台电路板由基板、样品台电路、16个压片触头和20个芯排线触点构成。其中样品台电路、压片触头和芯排线触点是由金、银、铂、铜等电路金属材料通过热蒸镀方式蒸镀在基板上，通过采用金、银、铂、铜等电路金属材料通过热蒸镀方式蒸镀在基板上可以提高导电效率。而20个芯排线触点集中一排设置在基板前端，这种设置方便接线。并且16个压片触头标识有A1~A4、B1~B4、C1~C4、D1~D4。这样压片触头和芯排线触点通过标识可以实现样品台电路快速对应相连接。

优选的，所述芯片固定装置包括芯片压头装置和压头定位弹簧片；所述压头定位弹簧片设置在芯片压头装置一侧，用于压合所述的芯片压头装置；所述芯片压头装置由芯片压头、压片和芯片压头轴构成；所述压片与所述的芯片压头固定连接；所述芯片压头轴插设在芯片压头上。

特别的，所述压头定位弹簧片成L形，所述压头定位弹簧片上设有一个通孔，所述压头定位弹簧片由铍铜经过热处理方式制成的弹簧片。

其中：压片由铍铜等具有良好导电性和导热性材料制成。芯片压头由PEEK等绝缘性材料制成。

优选的，所述法兰处电路板由第二基板、法兰处电路、I/O端插针孔和芯排线插针孔构成；所述法兰处电路对称设置在第二基板上；所述法兰处电路一端连接I/O端插针孔，另一端连接芯排线插针孔构。

其中I/O端插针孔为16个输入输出I/O端插针孔，芯排线插针孔为20个芯排线插针孔。并且法兰处电路、输入输出I/O端插针孔和芯排线插针孔是由金、银、铂、铜等电路金属材料通过热蒸镀方式蒸镀在基板上。20个芯排线插针孔上下两排设置，集中在基板前端。16个输入输出I/O端插针孔标识有A1~A4、B1~B4、C1~C4、D1~D4，并环绕法兰处电路板中心孔。输入输出I/O端插针孔和芯排线插针孔通过所述的法兰处电路对应相连接。

优选的，所述固定法兰上设有螺纹孔；所述螺纹孔周侧圆周阵列有法兰处电路板固定螺纹小孔。具体的法兰处电路板通过螺丝固定在固定法兰上。I/O接口通过螺纹锁紧在固定法兰上。I/O接口用于与外部信号源相连接，传输信号。

特别的，所述凹槽的数量为2-12个。

特别的，所述凹槽为4个。

与现有技术相比，本实用新型产生的有益效果是：本实用新型提供的一种扫描电镜原位电化学检测芯片的多工位样品台，具有多工位同时观察样品的功能。这种多工位样品台可以实现原位电化学检测芯片在不同控电位环境下的对比，揭示检测样品随控电位变化产生的规律，大幅提高检测效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例的多工位样品台三维结构图；

图2为本实用新型实施例的样品台支架三维结构图；

图3为本实用新型实施例的四工位样品台三维结构图；

图4为本实用新型实施例的样品台电路板正视图；

图5为本实用新型实施例的芯片压头装置三维结构图；

图6为本实用新型实施例的压头定位弹簧片三维结构图；

图7为本实用新型实施例的法兰处电路板正视图；

图8为本实用新型实施例的固定法兰三维结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

请参阅附图1所示：本实用新型实施例公开了一种扫描电镜原位电化学检测芯片的多工位样品台，如图1所示，所述的多工位样品台，包括样品台支架1、盛样台2、样品台电路板3、芯片固定装置110、芯排线接头6（20芯排线接头）、法兰处电路板7、固定法兰8、I/O接口9；其中所述样品台支架1与所述盛样台2同轴设置；所述样品台电路板3设置在盛样台2顶部；所述芯片固定装置110设在盛样台2上，所述芯片固定装置110包括芯片压头装置4和压头定位弹簧片5；所述芯排线接头6一端与所述样品台电路板电路3连接，另一端与所述法兰处电路板7电路连接；所述法兰处电路板7与所述固定法兰8固定连接；所述I/O接口9居中设置在固定法兰8上。

通过采用上述技术，在使用时先将样品芯片阵列放置在盛样台2上，接着进行抽真空检测后，将整体多工位样品台安装到扫描电镜真空腔内，紧接着将I/O接口9与外部电化学工作站相连接，并通过对A1~A4、B1~B4、C1~C4、D1~D4不同工位的芯片输入不同的控电位电压进行样品检测和观测。整个使用过程简单，操作方便。综上所述盛样台2具有多工位可同时观察样品的功能，可以实现原位电化学检测芯片在不同控电位环境下的对比，揭示检测样品随控电位变化产生的规律，大幅提高检测效率。

如图2所示，所述样品台支架1表面圆周阵列8个间隔设置的圆周孔10和居中位置设有1个中心孔11，螺丝穿过中心孔11将样品台支架1与盛样台2固定连接，圆周孔10、中心孔11与盛样台2的对应孔位对齐设置，确保所述样品台支架1与所述盛样台2能够同轴设置，样品台支架1结构除了可以支持本实施例盛样台2横向布置样品外；样品台支架1还可以通过设置的8个圆周孔10支持圆周布置形式，调整盛样台2的布置方向，使得整个适用更强，更方便与操作，侧面钻有9个螺纹孔12，样品台支架1的下方设有用于将该工作台快速安装在对应的检查装置的燕尾槽。

如图3所示，所述盛样台2中间设置有横向布置的凸台13，凸台13上方设有四个间隔设置的用于放置样品的凹槽，即四工位样品台的工位方式，凸台13前后两侧对称设有固定耳14，其中每侧各有8个固定耳14，每两个固定耳14之间可转动的设有一个芯片压头装置4。

如图5所示，所述芯片压头装置4由芯片压头19、压片20和芯片压头轴21构成。压片20通过紧配合插设在芯片压头19内；芯片压头19通过芯片压头轴21固定在压头装置固定耳14之间。闭合通电时，所述压片20底面与所述压片触头17相接触，压片20另一端与芯片电极相接触。为确保芯片压头装置4与原位电化学检测芯片之间具有良好的接触，所述压片20由铍铜等具有良好导电性和导热性材料制成。为更好的保证触点的通电导通能力，通常在压片20铍铜材料上增加包覆一层导电能力更好的金属Ag或金属Au薄膜层。所述芯片压头19由PEEK等绝缘性材料制成。

如图6所示，所述压头定位弹簧片5是由铍铜通过特定热处理方式制成的L形弹簧片；压头定位弹簧片5压制在芯片压头19上，并通过固定螺丝固定在所述的四工位的盛样台2上；在将待检测的样品芯片放置在盛样台2上时，先将用于固定压头定位弹簧片5的螺丝松开，然后上拉压片20，带动芯片压头19绕着固定耳14转动，待检测的样品芯片放置在凸台13的凹槽内，然后将凸台13两侧的固定耳14内的压片20下压，使压片20的端部与芯片电极相接触，再将压头定位弹簧片5压制在芯片压头19外侧，通过螺丝使头定位弹簧片5固定在盛样台2上，即完成待检测样品芯片的安装。

如图4所示，所述样品台电路板3由基板15、样品台电路16、16个压片触头17和20个芯排线触点18构成。样品台电路16、压片触头17和芯排线触点18是由金、银、铂、铜等电路金属材料通过热蒸镀方式蒸镀在基板15上。20个芯排线触点18集中一排设置在基板15前端。16个压片触头17标识有A1~A4、B1~B4、C1~C4、D1~D4。压片触头17和芯排线触点18通过样品台电路16对应相连接，压片20底面与所述压片触头17相接触，压片20另一端与芯片电极相接触，闭合通电时，各个待测样品芯片各自形成独立的回路。所述样品台电路板3，其结构形式具有高度对称性。

通过采用上述技术，安装时直接按照标识的A1~A4、B1~B4、C1~C4、D1~D4进行快速对接，这样使得样品台电路板3线路布局简洁，直观性强，方便生产制作，同时样品台电路板3、芯排线接头6和法兰处电路板7之间具有良好的对应性。

所述20芯排线接头6的一端与所述的20个芯排线触点18相连接，另一端与法兰处电路板7的20个芯排线插针孔25相对应连接。

如图7所示，所述法兰处电路板7由基板22、法兰处电路23、16个输入输出I/O端插针孔24和20个芯排线插针孔25构成，同时中心开有中心孔26。法兰处电路23、输入输出I/O端插针孔24和芯排线插针孔25是由金、银、铂、铜等电路金属材料通过热蒸镀方式蒸镀在基板22上。20个芯排线插针孔25上下两排设置，集中在基板22前端。16个输入输出I/O端插针孔24标识有A1~A4、B1~B4、C1~C4、D1~D4，并环绕法兰处电路板7中心孔26。所述的输入输出I/O端插针孔24和芯排线插针孔25通过所述的法兰处电路23对应相连接。所述法兰处电路板7，其结构形式具有高度对称性。

通过采用上述技术，所述法兰处电路板7线路布局简洁，直观性强，方便生产制作；法兰处电路板7、20芯排线接头6和样品台电路板3之间具有良好的对应性等特点。

如图8所示，所述固定法兰8中心设置有1个输入输出I/O端9固定用的螺纹大孔27及4个法兰处电路板7固定用的螺纹小孔28。所述的法兰处电路板7通过螺丝固定在所述的固定法兰8上。所述的输入输出I/O端9锁紧在所述的固定法兰8上。所述I/O接口9与外部信号源相连接，用于进行传输输入和输出信号。

需指出的是，本实施例具体优先采用的是四工位样品台的工位方式，其他工位方式如二工位、三工位或五工位等结构空间允许的范围内亦可采用。

综上所述：使用时先将用于固定压头定位弹簧片5的螺丝松开，将待检测的样品芯片放置在凸台13的凹槽内，对应为A1~A4、B1~B4、C1~C4、D1~D4四个工位，再通过螺丝将头定位弹簧片5固定在盛样台2上，即完成待检测样品芯片的安装；样品芯片安装完毕进行抽真空检测后，将整体多工位样品台安装到扫描电镜真空腔内；所述I/O接口9与外部电化学工作站相连接，对A1~A4、B1~B4、C1~C4、D1~D4不同工位的芯片输入不同的控电位电压进行样品检测和观测，一次装夹可得到四种不同控电位下的实验结果对比，从而提高了检测效率。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本实用新型申请待批权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种扫描电镜原位电化学检测芯片的多工位样品台，其特征在于：该多工位样品台包括样品台支架、盛样台、样品台电路板、芯片固定装置、芯排线接头、法兰处电路板、固定法兰和I/O接口；所述样品台支架与所述盛样台同轴设置；所述样品台电路板设置在盛样台顶部；所述芯片固定装置设在盛样台上；所述芯排线接头一端与所述样品台电路板电路连接，另一端与所述法兰处电路板电路连接；所述法兰处电路板与所述固定法兰固定连接；所述I/O接口居中设置在固定法兰上。

2.根据权利要求1所述的一种扫描电镜原位电化学检测芯片的多工位样品台，其特征在于：所述样品台支架上圆周阵列有圆周孔；所述样品台支架居中位置设有中心孔；所述样品台支架侧面设有螺纹孔。

3.根据权利要求1所述的一种扫描电镜原位电化学检测芯片的多工位样品台，其特征在于：所述盛样台上设有一个凸台；所述凸台上阵列有凹槽；所述凸台两侧对称设有固定耳。

4.根据权利要求1所述的一种扫描电镜原位电化学检测芯片的多工位样品台，其特征在于：所述样品台电路板由基板、样品台电路、压片触头和芯排线触点；所述样品台电路固定设置在基板上；所述样品台电路一端连接压片触头，另一端连接芯排线触点。

5.根据权利要求1所述的一种扫描电镜原位电化学检测芯片的多工位样品台，其特征在于：所述芯片固定装置包括芯片压头装置和压头定位弹簧片；所述压头定位弹簧片设置在芯片压头装置一侧，用于压合所述的芯片压头装置；所述芯片压头装置由芯片压头、压片和芯片压头轴构成；所述压片与所述的芯片压头固定连接；所述芯片压头轴插设在芯片压头上。

6.根据权利要求5所述的一种扫描电镜原位电化学检测芯片的多工位样品台，其特征在于：所述压头定位弹簧片成L形，所述压头定位弹簧片上设有一个通孔，所述压头定位弹簧片由铍铜经过热处理方式制成的弹簧片。

7.根据权利要求1所述的一种扫描电镜原位电化学检测芯片的多工位样品台，其特征在于：所述法兰处电路板由第二基板、法兰处电路、I/O端插针孔和芯排线插针孔构成；所述法兰处电路对称设置在第二基板上；所述法兰处电路一端连接I/O端插针孔，另一端连接芯排线插针孔构。

8.根据权利要求1所述的一种扫描电镜原位电化学检测芯片的多工位样品台，其特征在于：所述固定法兰上设有螺纹孔；所述螺纹孔周侧圆周阵列有法兰处电路板固定螺纹小孔。

9.根据权利要求3所述的一种扫描电镜原位电化学检测芯片的多工位样品台，其特征在于：所述凹槽的数量为2-12个。

10.据权利要求9所述的一种扫描电镜原位电化学检测芯片的多工位样品台，其特征在于：所述凹槽为4个。