CN215815784U - 带电粒子束设备以及真空结构 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种带电粒子束设备以及真空结构。其中用于带电粒子束设备的真空结构，包括：第一真空腔室(10)以及通过压差光阑(30)与第一真空腔室(10)连通的第二真空腔室(20)，其中第一真空腔室(10)用于容纳带电粒子的发射体(60)，第二真空腔(20)设置有带电粒子的出射孔(210)，并且其中还包括将第一真空腔室(10)与第二真空腔室(20)连通的旁路(40)，并且旁路(40)内设置有用于导通或关闭旁路(40)的第一阀门(410)。

Description

带电粒子束设备以及真空结构

技术领域

本申请涉及显微镜技术领域，特别是涉及一种带电粒子束设备以及真空结构。

背景技术

带电粒子束设备通常包括粒子束和电子束设备，应用于电子显微镜、离子显微镜等仪器。带电粒子(例如电子、粒子以及离子等)一般在真空中产生、运动，带电粒子源对真空的要求比较高。从而为了获得高真空，真空腔室通常设计为被压差光阑隔开的两个部分，分别用离子泵抽气，形成气压逐渐降低的结构，在最后一级真空腔室中可以获得小于5E-10Torr的真空度，满足带电粒子源工作条件。然而在高气压时，压差光阑会阻碍气体从带电粒子源腔室被抽除，导致无法达到高真空。因此现有的带电粒子设备存在不能同时满足腔体对高真空维持以及快速抽气的需求，

针对上述的现有技术中存在的现有的带电粒子设备存在不能同时满足腔体对高真空维持以及快速抽气的需求的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型提供了一种带电粒子束设备以及真空结构，以至少解决现有技术中存在的现有的带电粒子设备存在不能同时满足腔体对高真空维持以及快速抽气的需求的技术问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种用于带电粒子束设备的真空结构，包括：第一真空腔室以及通过压差光阑与第一真空腔室连通的第二真空腔室，其中第一真空腔室用于容纳带电粒子的发射体，第二真空腔设置有带电粒子的出射孔，并且其中还包括将第一真空腔室与第二真空腔室连通的旁路，并且旁路内设置有用于导通或关闭旁路的第一阀门。

可选地，第一真空腔室和第二真空腔室之间设置有分隔板，并且压差光阑设置在分隔板上。

可选地，发射体的发射端、压差光阑以及出射孔彼此对准。

可选地，还包括与第一真空腔室连通的第一离子泵，用于吸收第一真空腔室内的气体。

可选地，还包括与第二真空腔室连通的第二离子泵，用于吸收第二真空腔室内的气体。

可选地，压差光阑的直径小于1mm。

可选地，出射孔设置有第二阀门。

可选地，第二真空腔室还设置有用于与外部部件连接的第三接口。

可选地，第三接口设置有密封法兰。

根据本申请的另一个方面，提供了一种带电粒子束设备，包括：上述所述的任意一项真空结构。

从而根据本申请提供的一种用于带电粒子束设备的真空结构，当带电粒子束发射设备内处于高气压状态下，需要将第一真空腔室和第二真空腔室内的气体抽出的情况下，通过旁路使得第一真空腔室内的气体抽出。避免由于压差光澜的孔隙太小导致第一真空腔室内的气体无法抽出，从而无法达到高真空的问题。达到了实现第一真空腔室内高真空的技术效果。进而解决了现有技术中存在的现有的带电粒子设备存在不能同时满足腔体对高真空维持以及快速抽气的需求的技术问题。

根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本申请实施例所述的带电粒子束设备的真空结构的示意图；

图2是根据本申请实施例所述的带电粒子束设备的真空结构的另一示意图；

图3是根据本申请实施例所述的带电粒子束设备处于低压状态下气体流动的示意图；以及

图4是根据本申请实施例所述的带电粒子束设备处于高压状态下气体流动的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

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。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

图1是根据本申请实施例第一个方面所述用于带电粒子束设备的真空结构的示意图，参考图1所示，用于带电粒子束设备的真空结构，包括：第一真空腔室10以及通过压差光阑30与第一真空腔室10连通的第二真空腔室20，其中第一真空腔室10用于容纳带电粒子的发射体60，第二真空腔20设置有带电粒子的出射孔210，并且其中还包括将第一真空腔室10与第二真空腔室20连通的旁路40，并且旁路40内设置有用于导通或关闭旁路40的第一阀门410。

正如背景技术中所述的，带电粒子束设备通常包括粒子束和电子束设备，应用于电子显微镜、离子显微镜等仪器。带电粒子(例如电子、粒子以及离子等)一般在真空中产生、运动，带电粒子源对真空的要求比较高。从而为了获得高真空，真空腔室通常设计为被压差光阑隔开的两个部分，分别用离子泵抽气，形成气压逐渐降低的结构，在最后一级真空腔室中可以获得小于5E-10Torr的真空度，满足带电粒子源工作条件。然而在高气压时，压差光阑会阻碍气体从带电粒子源腔室被抽除，导致无法达到高真空。因此现有的带电粒子设备存在不能同时满足腔体对高真空维持以及快速抽气的需求，

有鉴于此，本申请实施例提供了一种用于带电粒子束设备的真空结构，当带电粒子束发射设备内处于高气压状态下，需要将第一真空腔室10和第二真空腔室20内的气体抽出的情况下，通过旁路40使得第一真空腔室10内的气体抽出。

并且参考图2所示，通过第一阀门410实现旁路40的打开和关闭，例如当粒子束发射设备内处于高气压状态下，需要将第一真空腔室10和第二真空腔室20内的气体抽出的情况下，将第一阀门410打开，从而使得第一真空腔室10内的气体可以通过旁路40抽出。避免由于压差光澜30的孔隙太小导致第一真空腔室10内的气体无法抽出，从而无法达到高真空的问题。达到了实现第一真空腔室10内高真空的技术效果。进而解决了现有技术中存在的现有的带电粒子设备存在不能同时满足腔体对高真空维持以及快速抽气的需求的技术问题。

此外，在真空结构在高气压状态下，将旁路40的第一阀门410打开，第一真空腔室10和第二真空腔室20的气体被快速抽出；低压降低到一定程度后，关闭旁路40的第一阀门410，第一真空腔室10和第二真空腔室20中的气体被各自独立的离子泵抽除。

例如第一真空腔室10和第二真空腔室20内存在如下两个状态：

1.高气压状态：打开舱门。安装零部件，整个带电粒子束设备内充满大气。然后锁紧带电粒子束设备的所有密封法兰，用机械泵、分子泵等通过出射孔210抽取腔体内的气体，把带电粒子束设备内的气压降到5E-6Torr。

2.低气压状态：从5E-6Torr的气压开始，启动第一离子泵70a和第二离子泵70b抽气，气压继续降低到9E-8～5E-10Torr。

此外，参考图2所示，真空腔室不限于设置两个，还可以在第一真空腔室10的下方设置多个真空腔室80，从而可以保证发射孔210进入的气体尽可能少的流入到第一真空腔室10，保证粒子束的高效产生和发射。并且管道40可以在每个腔体设置有分支，进而可以保证高气压状态下将多个真空腔室80内的气体排出。其中多个真空腔室通过压差光阑30连通，并且多个压差光阑30彼此对准。

此外，第一真空腔室10还可以容纳除了带电粒子源发射体60的其他高真空部件。第二真空腔室20可以是前级真空腔室，容纳带电粒子束设备其它器件，如消像散器、静电透镜、偏转器等。

可选地，第一真空腔室10和第二真空腔室20之间设置有分隔板50，并且压差光阑30设置在分隔板50上。

具体地，参考图1所示，通过刚性材料制成的分隔板50分隔第一真空腔室10和第二真空腔室20，从而当出射口210有气体进入的时候，达到第一真空腔室10尽可能少的进入气体，仍然可以保持真高空的状态的技术效果。

其中分隔板50可以是由刚性材料制成的，也可以是其他可以分隔第一真空腔室10和第二真空腔室20内气体的材料制成的，例如可以是金属以及塑料等材质。

可选地，参考图1所示，发射体60的发射端、压差光阑30以及出射孔210彼此对准。发射体60的发射端、压差光阑30以及出射孔210彼此对准，从而可以保证发射体60发射的粒子可以从发射孔220发射出去。

可选地，真空结构还包括与第一真空腔室10连通的第一离子泵70a，用于吸收第一真空腔室10内的气体。利用离子泵70a抽气，使得第一真空腔室10内的气压逐渐降低，进而达到高真空的技术效果。

可选地，真空结构还包括与第二真空腔室20连通的第二离子泵70b，用于吸收第二真空腔室20内的气体。利用离子泵70a抽气，使得第二真空腔室20内的气压逐渐降低，进而达到高真空的技术效果。

可选地，压差光阑30的直径小于1mm。从而通过上述压差光澜30的设置，实现第一真空腔室10和第二真空腔室20的压力差。

可选地，出射孔210设置有第二阀门。通过第二阀门使得在真空结构不需要工作的状态下保持密封状态。

可选地，第二真空腔室20还设置有用于与外部部件连接的第三接口220。通过第三接口220实现真空结构和带电粒子束设备其它部件的连接。

可选地，第三接口220设置有密封法兰。通过密封法兰实现真空结构的高度密封，进而保持第一真空腔室10和第二真空腔室20的高真空状态。

此外，参考图图3所示，示出了真空结构的高压状态下的示意图，其中通过设置在出射孔210的机械泵、分子泵等抽气设备将真空结构内的气体抽出的示意图。其中臭气过程中第一阀门410开启，进而使得第一真空腔室10内的气体充分排出。

此外，参考图4所示，示出了真空结构在低压状态下的示意图，气体可以通过出射孔210流入真空结构，其中分隔板50可以有效阻挡气体流入第一真空腔室10，进而保证第一真空腔室10的高真空状态。

此外，本申请的第二个方面提供了一种带电粒子束设备，包括本申请第一个方面所述的任意一项真空结构。

从而根据本申请提供的一种用于带电粒子束设备的真空结构以及带电粒子束设备，当带电粒子束发射设备内处于高气压状态下，需要将第一真空腔室10和第二真空腔室20内的气体抽出的情况下，通过旁路40使得第一真空腔室10内的气体抽出。避免由于压差光澜30的孔隙太小导致第一真空腔室10内的气体无法抽出，从而无法达到高真空的问题。达到了实现第一真空腔室10内高真空的技术效果。进而解决了现有技术中存在的现有的带电粒子设备存在不能同时满足腔体对高真空维持以及快速抽气的需求的技术问题。

此外，本申请提供的带电粒子束设备包括如下部件：

发射体60，为带电粒子源发射体，用于产生并发射带电粒子；

第一真空腔室10，为带电粒子源真空腔室，容纳带电粒子源发射体等高真空器件；

第二真空腔室20，为前级真空腔室，容纳带电带电粒子束设备其它器件，如消像散器、静电透镜、偏转器等；

第一离子泵70a和第二离子泵70b，用于抽除腔室内气体分子；

压差光阑30，是一个直径小于1mm的小孔，在其两边的真空形成压力差；

管道40，为旁路，在高气压时辅助抽气；

第一阀门410，控制旁路通断；

第三接口220，腔室与其它部件连接的接口；

出射孔210，为带电粒子束出射孔，带点粒子束从此处发射至其它部件中。

从而本申请提供的带电粒子束设备至少具有如下创新点：

1.通过压差光阑30，控制两个或者多个真空腔室10、20的压强，形成逐渐降低的气压等级，以此获得更高的真空度；

2.第一真空腔室10和第二真空腔室20之间设置真空旁路40，用于在高气压时辅助抽气；

3.管道40上设置第一阀门410，低气压时关闭，利用第一离子泵70a和第二离子泵70b获得高真空。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于带电粒子束设备的真空结构，其特征在于，包括：第一真空腔室(10)以及通过压差光阑(30)与所述第一真空腔室(10)连通的第二真空腔室(20)，其中所述第一真空腔室(10)用于容纳带电粒子的发射体(60)，所述第二真空腔(20)设置有带电粒子的出射孔(210)，并且其中

还包括将所述第一真空腔室(10)与所述第二真空腔室(20)连通的旁路(40)，并且所述旁路(40)内设置有用于导通或关闭所述旁路(40)的第一阀门(410)。

2.根据权利要求1所述的真空结构，其特征在于，所述第一真空腔室(10)和所述第二真空腔室(20)之间设置有分隔板(50)，并且所述压差光阑(30)设置在所述分隔板(50)上。

3.根据权利要求1所述的真空结构，其特征在于，所述发射体(60)的发射端、所述压差光阑(30)以及所述出射孔(210)彼此对准。

4.根据权利要求1所述的真空结构，其特征在于，还包括与所述第一真空腔室(10)连通的第一离子泵(70a)，用于吸收所述第一真空腔室(10)内的气体。

5.根据权利要求1所述的真空结构，其特征在于，还包括与所述第二真空腔室(20)连通的第二离子泵(70b)，用于吸收所述第二真空腔室(20)内的气体。

6.根据权利要求1所述的真空结构，其特征在于，所述压差光阑(30)的直径小于1mm。

7.根据权利要求1所述的真空结构，其特征在于，所述出射孔(210)设置有第二阀门。

8.根据权利要求1所述的真空结构，其特征在于，所述第二真空腔室(20)还设置有用于与外部部件连接的第三接口(220)。

9.根据权利要求8所述的真空结构，其特征在于，所述第三接口(220)设置有密封法兰。

10.一种带电粒子束设备，其特征在于，包括：权利要求1至9任意一项所述的真空结构。

Images