CN216160442U - 一种具有极低温光谱学测量的超高真空转移装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有极低温光谱学测量的超高真空转移装置，属于凝聚态物理和光学测量技术领域，包括主腔体、吸附剂泵、手动真空插板阀、样品架和液氦传输管；主腔体设有第一法兰、第二法兰、第三法兰、第四法兰和第五法兰；第一法兰和第二法兰相对设置于主腔体的前后两侧；第三法兰和第四法兰相对设置于主腔体的左右两侧；第五法兰设置于主腔体的顶部；吸附剂泵连接于第三法兰，液氦传输管连接于第四法兰；样品架设置于液氦传输管的端部并位于主腔体内靠近第一法兰的一侧；手动真空插板阀与第二法兰连接。本实用新型具有体积小，重量轻，便于携带，可兼容标准规格的手套箱，进行解理样品的测量，可进行极低温光学测量以及变温恒温测量。
Description
技术领域
本实用新型属于凝聚态物理和光学测量技术领域，更具体地，涉及一种具有极低温光谱学测量的超高真空转移装置。
背景技术
随着科学的发展，不同领域之间的学科交叉也变得频繁，而光谱学的测量是材料表征手段中的重要一种，因此凝聚态物理跟光学的合作也较为密切。但凝聚态物理实验材料一般为低维薄膜，多数都容易在暴露大气后变脏或者变质，因此一般都保存在超高真空环境中以维持样品的完整性，而为了光学表征进行样品转移无疑会暴露大气。其中覆盖保护层能够有效保护样品，但由于材料是原子级尺度，保护层可能会导致样品本征信号被弱化甚至掩盖，因此最好的方式就是在让样品一直处于超高真空环境中。
现有技术公开了一种具有光谱测量功能的超高真空多样品转移装置，可进行多样品转移，并且配备了离子泵作为真空维持的装置，其优点在于可长时间通过离子泵维持超高真空且可以多样品转移，并且可以调节样品与窗口的距离来调整到最佳测量距离，但因为配备了离子泵导致整个装置比较笨重，需要移动载具进行转移，导致不方便进行远距离移动；并且在光学测量中，有些材料性质只有在极低温才会表现，而该装置不具备进行这样低温测量甚至是变温测量的条件。
实用新型内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种具有极低温光谱学测量的超高真空转移装置，解决了现有技术中样品转移过程中暴露大气后变质以及覆盖保护层样品信号被掩盖的技术问题。
为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种具有极低温光谱学测量的超高真空转移装置，该装置包括主腔体、吸附剂泵、手动真空插板阀、样品架和液氦传输管；
所述主腔体设有第一法兰、第二法兰、第三法兰、第四法兰和第五法兰；所述第一法兰和第二法兰相对设置于所述主腔体的前后两侧；所述第三法兰和第四法兰相对设置于所述主腔体的左右两侧；所述第五法兰设置于所述主腔体的顶部；
所述吸附剂泵连接于所述第三法兰，所述液氦传输管连接于所述第四法兰并伸入所述主腔体内部；所述样品架设置于所述液氦传输管的端部并位于所述主腔体内靠近所述第一法兰的一侧；所述手动真空插板阀与所述第二法兰连接。
优选地，所述第一法兰设有光学测量窗。
优选地，所述光学测量窗为超高真空熔融石英测量窗，其测量窗口为镀膜玻璃或蓝宝石材质视窗。
优选地，所述第五法兰设有电极法兰接口。
优选地，所述液氦传输管包括连接管和液氦导流管，所述连接管与所述样品架连接并套设于所述液氦导流管的外部。
优选地，所述连接管的材料为铜。
优选地，所述液氦导流管的材料为特氟龙。
优选地，还包括温度传感器和加热丝，所述温度传感器和加热丝分别设置于所述样品架上。
优选地，所述温度传感器为硅二极管传感器。
优选地，所述加热丝为锰铜合金电阻丝缠绕形成。
总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1、本实用新型提出的具有极低温光谱学测量的超高真空转移装置通过手动真空插板阀连接其他超高真空腔体，并通过真空阀控制真空连接与断开，然后通过磁力杆等传样装置将样品转移到该转移腔中，由于尺寸严格兼容样品架，因此样品距离窗口比较贴近，并且可以通过液氦传输管将外部液氦杜瓦的液氦传输到传输口然后降温，以达到极低温度，而氦气也可以通过传输管回收利用，由此实现由超高真空系统样品的转移，并且可以在暴露大气的光学测量平台上进行极低温光谱学测量，如拉曼光谱，光致发光光谱等。
2、本实用新型提出的具有极低温光谱学测量的超高真空转移装置体积小，重量轻，便于携带，可兼容标准规格的手套箱，进行解理样品的测量，可进行极低温光学测量以及变温恒温测量。
附图说明
图1是本实用新型具有极低温光谱学测量的超高真空转移装置的结构示意图；
图2是本实用新型具有极低温光谱学测量的超高真空转移装置中主腔体的结构示意图；
图3是本实用新型具有极低温光谱学测量的超高真空转移装置中样品架与液氦传输管的连接示意图；
图4是本实用新型具有极低温光谱学测量的超高真空转移装置中液氦导流管的结构示意图；
图5是本实用新型具有极低温光谱学测量的超高真空转移装置中吸附剂泵的结构示意图；
图6是本实用新型具有极低温光谱学测量的超高真空转移装置的剖面示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-光学测量窗；2-手动真空插板阀；3-吸附剂泵；4-液氦传输口；5-电极法兰接口；6-温度传感器；7-样品架；8-加热丝；9-连接管；10-液氦导流管；11-第一法兰；12-第二法兰；13-第三法兰；14-第四法兰；15-第五法兰；16-主腔体支撑架；17-液氦传输管。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1-6所示，本实用新型公开了一种具有极低温光谱学测量的超高真空转移装置，包括主腔体、吸附剂泵3、手动真空插板阀2、样品架7、光学测量窗1、液氦传输管18、温度传感器6和加热丝8。
更进一步的说明，如图1和图2所示，所述主腔体由高强度材料，不锈钢制作而成，可以满足超高真空强度要求。在所述主腔体上设有五个法兰口，依次为第一法兰11、第二法兰12、第三法兰13、第四法兰14和第五法兰15，所述第一法兰11和第二法兰12相对设置于所述主腔体的前后两侧，所述第三法兰13和第四法兰14相对设置于所述主腔体的左右两侧，所述第五法兰15设置于所述主腔体的顶部并偏向于所述第三法兰13一侧。其中，所述第二法兰12和第四法兰14设置为活动法兰，以满足不同角度的安装需求。所述第四法兰14处为液氦传输口4。
更进一步的说明，如图2所示，为了使装置固定以及平稳放置，在所述主腔体的下方还设有主腔体支撑架16，所述主腔体支撑架16为耳状支撑结构，可安装在光学测量平台上。
作为本实用新型的优选实施例，所述样品架7和所述连接管9均采用纯铜制造，所述液氦传输管17与液氦传输口4之间通过所述第四法兰14紧压进行形变密封，防止氦气外漏进腔体，纯铜材料具有良好的温度传导性能，可以更快地给样品进行降温。
作为本实用新型的优选实施例，所述液氦导流管10采用特氟龙的材料制成，可以有效缓冲因外部传输管与液氦传输口4的刚性连接导致密封不严密甚至泄漏进腔体，同时又不失其良好的导热性。所述液氦导流管10与所述连接管9之间通过螺纹旋紧连接，所述液氦导流管10外部具有多个导流槽，可以增大液氦与连接管9的接触面积，提高降温效率。
更进一步的说明，所述第五法兰15可连接6pin电极法兰，引出所述温度传感器6的实时数据，并且可以将加热丝8外接控制器，结合实时温度进行精确温度控制。
更进一步的说明，所述手动真空插板阀2的一端与所述第二法兰12密封连接，所述手动真空插板阀2的另一端可与其它超高真空装置的法兰进行密封连接。
更进一步的说明，所述光学测量窗1与所述第一法兰11密封连接。作为本实用新型的优选实施例，所述光学测量窗1采用超高真空熔融石英测量窗，厚度较小且具有非常好的透光性，减少光学信号损失以及光噪声影响。
更进一步的说明，所述吸附剂泵3与所述第三法兰密封连接，由于所述主腔体比较小，所述吸附剂泵3可在样品测量过程中维持1*10-9torr的真空，以满足测量所需真空条件。
本实用新型的使用方法及工作过程如下：
进行样品转移时，先将手动真空插板阀2的另一端与某待转移样品的超高真空预真空腔连接，待两边真空度差不多时打开手动真空插板阀2，通过烘烤或者其他手段让预真空腔以及转移腔达到超高真空水平，在此期间需激活吸附剂泵3，使其具备真空吸附和维持能力，通过待转移腔的传样装置进行样品转移，由于该实例兼容本系统样品架，因此样品直接转移到光学测量窗1中心，样品表面距窗口约2mm，满足光学测量需求。样品转移完成需关闭手动真空插板阀2，断开与腔体连接，然后进行腔体移动，在此过程中通过吸附剂泵3维持超高真空。
在进行光谱测量时，首先通过主腔体支撑架固定装置到光学测量平台，然后进行光谱学测量，如需进行极低温光学性质测量，则需要插入外部液氦传输管，其中另一端连接液氦杜瓦和泵组，通过液氦循环流动进行降温，由于连接管的良好导热性，降温速度较快，待温度达到后即可进行低温光谱学测量，如需变温实验则通过外接电源和控制器实时进行温度调节，让温度稳定到合适温度进行测量。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有极低温光谱学测量的超高真空转移装置，其特征在于，该装置包括主腔体、吸附剂泵(3)、手动真空插板阀(2)、样品架(7)和液氦传输管(17)；
所述主腔体设有第一法兰(11)、第二法兰(12)、第三法兰(13)、第四法兰(14)和第五法兰(15)；所述第一法兰(11)和第二法兰(12)相对设置于所述主腔体的前后两侧；所述第三法兰(13)和第四法兰(14)相对设置于所述主腔体的左右两侧；所述第五法兰(15)设置于所述主腔体的顶部；
所述吸附剂泵(3)连接于所述第三法兰(13)，所述液氦传输管(17)连接于所述第四法兰(14)并伸入所述主腔体内部；所述样品架(7)设置于所述液氦传输管(17)的端部并位于所述主腔体内靠近所述第一法兰(11)的一侧；所述手动真空插板阀(2)与所述第二法兰(12)连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有极低温光谱学测量的超高真空转移装置，其特征在于，所述第一法兰(11)设有光学测量窗(1)。
3.根据权利要求2所述的一种具有极低温光谱学测量的超高真空转移装置，其特征在于，所述光学测量窗(1)为超高真空熔融石英测量窗，其测量窗口为镀膜玻璃或蓝宝石材质视窗。
4.根据权利要求1所述的一种具有极低温光谱学测量的超高真空转移装置，其特征在于，所述第五法兰(15)设有电极法兰接口(5)。
5.根据权利要求1所述的一种具有极低温光谱学测量的超高真空转移装置，其特征在于，所述液氦传输管(17)包括连接管(9)和液氦导流管(10)，所述连接管(9)与所述样品架(7)连接并套设于所述液氦导流管(10)的外部。
6.根据权利要求5所述的一种具有极低温光谱学测量的超高真空转移装置，其特征在于，所述连接管(9)的材料为铜。
7.根据权利要求5所述的一种具有极低温光谱学测量的超高真空转移装置，其特征在于，所述液氦导流管(10)的材料为特氟龙。
8.根据权利要求1所述的一种具有极低温光谱学测量的超高真空转移装置，其特征在于，还包括温度传感器(6)和加热丝(8)，所述温度传感器(6)和加热丝(8)分别设置于所述样品架(7)上。
9.根据权利要求8所述的一种具有极低温光谱学测量的超高真空转移装置，其特征在于，所述温度传感器(6)为硅二极管传感器。
10.根据权利要求8所述的一种具有极低温光谱学测量的超高真空转移装置，其特征在于，所述加热丝(8)为锰铜合金电阻丝缠绕形成。
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| CN202122267735.9U CN216160442U (zh) | 2021-09-18 | 2021-09-18 | 一种具有极低温光谱学测量的超高真空转移装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114878841A (zh) * | 2022-04-26 | 2022-08-09 | 中国工程物理研究院材料研究所 | 一种互联用转接真空装置及超高真空设备 |
-
2021
- 2021-09-18 CN CN202122267735.9U patent/CN216160442U/zh active Active
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