CN219658661U - 离子阱的芯片更换系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种离子阱的芯片更换系统，包括：真空模块和更换模块，所述更换模块与所述真空模块相连，所述真空模块内形成有真空腔，所述更换模块内形成有芯片更换腔，所述芯片更换腔与所述真空腔连通且适于选择性地隔断或连通，所述更换模块设有与所述芯片更换腔连通的抽真空口和安装口；抓取机构，所述抓取机构可拆卸地安装于所述安装口处，且所述抓取机构设有可活动的夹持部，所述夹持部用于夹持芯片安装结构且适于带动所述芯片安装结构在所述芯片更换腔与所述真空腔之间运动。根据本实用新型实施例的离子阱的芯片更换系统，可保证芯片所在的真空腔在芯片更换过程中始终保持超高真空环境，且更换芯片的操作简单、工作效率高，可降低成本。

Description

离子阱的芯片更换系统

技术领域

本实用新型设计离子阱芯片制造技术领域，尤其是涉及一种离子阱的芯片更换系统。

背景技术

芯片在加工完成后需要安装到离子阱系统中进行测试，而在现有技术中，大多是直接打开真空腔再进行更换芯片，这导致在更换芯片后需要对装置进行长达10-15天的抽真空作业，才能使离子阱系统的真空度达到预期要求，时间成本较大。同时，芯片所在的真空腔随着装置的打开导致在更换过程中会受到外界环境的破坏和污染，加大了整个系统的清理工作量。因此，存在改进空间。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种离子阱的芯片更换系统，用于保证芯片工作的真空环境不会受到破坏和污染，同时降低抽真空所花费的时间成本。

根据本实用新型实施例的离子阱的芯片更换系统，包括：真空模块和更换模块，所述更换模块与所述真空模块相连，所述真空模块内形成有真空腔，所述更换模块内形成有芯片更换腔，所述芯片更换腔与所述真空腔连通且适于选择性地隔断或连通，所述更换模块设有与所述芯片更换腔连通的抽真空口和安装口；抓取机构，所述抓取机构可拆卸地安装于所述安装口处，且所述抓取机构设有可活动的夹持部，所述夹持部用于夹持芯片安装结构且适于带动所述芯片安装结构在所述芯片更换腔与所述真空腔之间运动。

根据本实用新型实施例的离子阱的芯片更换系统，将更换模块和真空模块都抽真空至超高真空环境以满足芯片正常工作的真空环境的要求，通过抓取机构在更换模块和真空模块中活动以完成芯片安装结构的拆卸和安装任务，而在此过程中始终保持真空腔的真空环境处于稳定的超高真空状态从而保证芯片在实际工作中的稳定性，同时抓取机构简单易操作，可大幅度提高安装效率，且配合抽真空口可缩短抽真空所花费的时间，提高工作效率，降低成本。

根据本实用新型实施例的离子阱的芯片更换系统，所述抓取机构还包括传动杆、真空壳体和杆驱动件，所述夹持部连接于所述传动杆的一端，所述杆驱动件与所述传动杆的另一端相连且用于驱动所述传动杆伸缩，所述真空壳体与所述杆驱动件相连，所述传动杆穿设于所述安装口处，所述真空壳体套设于所述传动杆外且用于与所述安装口的内周壁密封配合。

根据本实用新型实施例的离子阱的芯片更换系统，所述安装口、所述芯片更换腔和所述真空腔沿所述传动杆的伸缩方向依次连通。

根据本实用新型实施例的离子阱的芯片更换系统，所述夹持部包括固定板和活动板，所述固定板与所述传动杆的端部固定相连，所述活动板与所述固定板可转动地相连且适于朝靠近或远离所述固定板的方向转动，且所述活动板朝向所述固定板的一侧设有卡接凸起。

根据本实用新型实施例的离子阱的芯片更换系统，所述夹持部为多个，且多个所述夹持部均可转动地连接于所述传动杆的一端，多个所述夹持部围绕转动轴线分布。

根据本实用新型实施例的离子阱的芯片更换系统，还包括第一阀板，所述更换模块设有第一活动座，所述第一活动座设有与所述芯片更换腔、所述真空腔连通的第一活动口，所述第一阀板可活动地安装于所述第一活动口处且适于选择性地伸至所述芯片更换腔与所述真空腔的连通处。

根据本实用新型实施例的离子阱的芯片更换系统，所述第一活动座设有第一操作旋钮，所述第一操作旋钮位于所述第一活动座的外侧且与所述第一阀板相连，所述第一操作旋钮适于在转动过程中带动所述第一阀板相对于所述第一活动口升降。

根据本实用新型实施例的离子阱的芯片更换系统，还包括第二阀板，所述更换模块设有与所述芯片更换腔连通的更换口，所述第二阀板可活动地安装于所述更换模块处且用于选择性地封闭所述更换口。

根据本实用新型实施例的离子阱的芯片更换系统，所述更换模块还设有第二活动座，所述更换模块设有第二活动座，所述第二活动座设有与所述更换口连通的第二活动口，所述第二阀板可活动地安装于所述第二活动口处且适于选择性地伸至所述更换口内。

根据本实用新型实施例的离子阱的芯片更换系统，所述第二活动座设有第二操作旋钮，所述第二操作旋钮位于所述第二活动座的外侧且与所述第二阀板相连，所述第二操作旋钮适于在转动过程中带动所述第二阀板相对于所述第二活动口升降。

根据本实用新型实施例的离子阱的芯片更换系统，所述安装口的敞开方向与所述更换口的敞开方向垂直。

根据本实用新型实施例的离子阱的芯片更换系统，所述更换口处设有定位套管，所述定位套管与所述安装口的内周壁周向限位配合，所述定位套管内形成有活动管腔和与所述活动管腔连通的定位槽，所述芯片安装结构与所述定位槽滑动定位配合。

根据本实用新型实施例的离子阱的芯片更换系统，还包括安装座，所述安装座安装于所述真空腔内，所述安装座设有滑动插槽；所述芯片安装结构包括电路板和芯片支架，所述电路板与所述滑动插槽滑动配合，所述芯片支架安装于所述电路板上，且所述芯片支架用于承载芯片。

根据本实用新型实施例的离子阱的芯片更换系统，所述电路板设有金手指，所述安装座设有电接触片，所述电接触片限定出与所述滑动插槽连通的电连接插槽，所述电路板适于沿所述滑动插槽滑动至所述金手指与所述电连接插槽插接配合。

根据本实用新型实施例的离子阱的芯片更换系统，所述芯片安装结构还包括连接于所述电路板底部的底托支脚，所述安装座设有与所述滑动插槽连通的底托槽，所述底托支脚适于支撑于所述底托槽的内底壁。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的离子阱的芯片更换系统的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的离子阱的芯片更换系统的侧视图；

图3是根据本发明实施例的离子阱的芯片更换系统的俯视图；

图4是根据本发明实施例的抓取机构抓取芯片安装结构时的效果图；

图5是根据本发明实施例的安装座的结构示意图；

图6是根据本发明实施例的安装座中的盖板的结构示意图；

图7是根据本发明实施例的安装座中的底板的结构示意图；

图8是根据本发明实施例的芯片安装结构安装于安装座时的效果图；

图9是根据本发明实施例的芯片安装结构插接于电连接插槽时的效果图；

图10是根据本发明实施例的芯片安装结构的结构示意图；

图11是根据本发明实施例的定位套管套设于芯片安装结构的效果图。

附图标记：

离子阱的芯片更换系统100，

真空模块1，真空腔11，

更换模块2，芯片更换腔21，安装口22，更换口23，定位套管231，活动管腔2311，限位部2312，定位槽2313，支撑槽2314，

第一活动座3，第一阀板31，第一活动口32，第一操作旋钮33，

抓取机构4，夹持部41，固定板411，活动板412，卡接凸起4121，传动杆42，旋转轴421，真空壳体43，杆驱动件44，

安装座5，盖板51，限位凸起511，底板52，限位凹槽521，滑动插槽522，电接触片523，电连接插槽524，底托槽525，接电缺口53，

第二活动座6，第二阀板61，第二活动口62，第二操作旋钮63，

芯片安装结构200，电路板201，金手指2011，RF接电镀层2012，DC接电镀层2013，

芯片支架202，底托支脚203。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如无特殊的说明，本申请中的前后方向为离子阱的芯片更换系统100的纵向，即X向；左右方向为离子阱的芯片更换系统100的横向，即Y向；上下方向为离子阱的芯片更换系统100的竖向，即Z向。

下面参考图1-图11描述根据本实用新型实施例的离子阱的芯片更换系统100，包括：真空模块1、更换模块2和抓取机构4。需要说明的是，如图1所示，真空模块1内形成有真空腔11，即真空模块1构造为具有超高真空腔11的环形结构，使得真空模块1的内部可达到UHV等级的真空环境，从而保证真空模块1所形成的超高真空腔11能够为芯片提供超高真空环境，进而保证芯片安装在真空模块1的内部时能够顺利的进行工作，实现量子比特操控与读出。

以及，更换模块2内形成有芯片更换腔21，更换模块2构造为具有芯片更换腔21的三角阀状结构。其中，芯片更换腔21的内部可达到高真空环境。在实际工作中，因芯片更换腔21内能够提供高真空环境，使得已拆卸的芯片和待安装的芯片可以在更换模块2内进行存放并实现更换操作。

具体地，在更换模块2上设置有安装口22，可将拆卸下的芯片安装结构200从安装口22处移出更换模块2，并对已拆卸的芯片安装结构200上的芯片进行更换，随即再将芯片安装结构200从安装口22处进入更换模块2内。同时，在更换模块2还设有与真空模块1连通的抽真空口，使得拆卸下的芯片安装结构200以及待安装的芯片安装结构200均可从抽真空口处进出真空腔11，从而实现安装的过程。

也就是说，在实际安装中，将更换模块2与真空模块1相连，使得抽真空口处于更换模块2以及真空模块1之间，且真空腔11和芯片更换腔21可通过抽真空口连通。由此，在更换芯片的过程中可通过控制抽真空口的开闭以保证真空腔11的环境不受到外界环境的污染，从而避免影响芯片的正常工作。

以及，抓取机构4整体构造为杆件结构并且安装于更换模块2背离真空模块1的一侧，且抓取机构4可拆卸地安装于更换模块2的安装口22处，从而通过分离芯片更换腔21和抓取机构4以便于对更换模块2进行检修或更换。同时，当抓取机构4从更换模块2上拆卸后，可将已拆卸的芯片安装结构200上的芯片进行更换操作，然后再将抓取机构4装回更换模块2进而实现下一步的操作，如此，可完成对芯片的安装和拆卸过程。

具体地，抓取机构4设有可活动的夹持部41，夹持部41用于夹持芯片安装结构200在芯片更换腔21与真空腔11之间运动，使得芯片安装结构200能够从真空腔11内脱出或安装，从而完成更换芯片的过程。

根据本实用新型实施例的离子阱的芯片更换系统100，将更换模块2和真空模块1都抽真空至超高真空环境以满足芯片正常工作的真空环境的要求，通过抓取机构4在更换模块2和真空模块1中活动以完成芯片安装结构200的拆卸和安装任务，而在此过程中始终保持真空腔11的真空环境处于稳定的超高真空状态从而保证芯片在实际工作中的稳定性，同时抓取机构4简单易操作，可大幅度提高安装效率，且配合抽真空口可缩短抽真空所花费的时间，提高工作效率，降低成本。

在一些实施例中，抓取机构4还包括传动杆42、真空壳体43和杆驱动件44。可以理解的是，传动杆42用于控制夹持部41使得夹持部41能够随传动杆42同时进行伸缩运动，真空壳体43用于提供保护作用，杆驱动件44内设置有动力元件，可向传动杆42提供驱动力以控制传动杆42能够进行伸缩运动。

在实际安装中，如图4所示，可将夹持部41连接于传动杆42的一端，将杆驱动件44与传动杆42的另一端相连，而真空壳体43与杆驱动件44相连，将真空壳体43套设于传动杆42外且用于与更换模块2密封配合。

由此，将抓取机构4与更换模块2相连后，同时杆驱动件44驱动传动杆42进行伸缩运动，使得传动杆42端部的夹持部41与真空腔11内的芯片发生接触并夹持住芯片，然后再通过杆驱动件44驱动传动杆42复位，从而完成拆卸真空腔11内的芯片安装结构200的目的。可以理解的是，待安装的芯片安装结构200的安装原理同上，在此不在赘述。

在一些实施例中，安装口22、芯片更换腔21和真空腔11沿传动杆42的伸缩方向依次连通。也就是说，如图2所示，安装口22、芯片更换腔21和真空腔11均在同一方向上依次设置，且均与传动杆42的伸缩方向保持一致，同时使得安装口22的位置与芯片更换腔21和真空腔11在相连处的位置为正对设置，从而保证传动杆42能够自由地在真空腔11和芯片更换腔21之中来回进行伸缩运动。

其中，需要说明的是，如图3所示，安装口22为圆形且安装口22的半径大于传动杆42的半径可保证传动杆42能够顺利通过安装口22实现抓取工作。

将传动杆42穿设于安装口22处且使得真空壳体43与安装口22的内周壁密封配合。可以理解的是，更换模块2在安装口22的外周壁设置有径向翻边，且真空壳体43相抵于安装口22的端部也设置有径向翻边，从而可通过更换模块2与真空壳体43的径向翻边彼此相抵以加强安装口22处的密封效果，从而保证更换模块2内部的芯片更换腔21的真空环境不受到破坏或污染。

在一些实施例中，夹持部41包括固定板411和活动板412，固定板411与传动杆42的端部固定相连，需要说明的是，如图4所示，固定板411和活动板412均构造为条形板，且均设置于传动杆42的端部处。其中，将固定板411在传动杆42端部上的高度低于芯片安装结构200在真空腔11上的高度，也就是说，使固定板411地顶面可与芯片安装结构200中电路板201的底面相抵，从而当伸缩杆进行伸缩运动时，可避免夹持部41的固定板411与芯片相碰导致夹持部41不能抓取芯片安装结构200的问题。

以及，活动板412与固定板411可转动地相连且适于朝靠近或远离固定板411的方向转动，且活动板412朝向固定板411的一侧设有卡接凸起4121。也就是说，活动板412与固定板411均为传动杆42端部上凸出设置的板件结构，而活动板412可以连接处为圆心进行转动，使得活动板412在转动的过程中能够夹持住芯片安装结构200。同时，卡接凸起4121的端部为倒钩设计，使得卡接凸起4121与芯片安装结构200在相抵时产生的压强较大，即增大了卡接凸起4121施加给芯片安装结构200的夹持力，从而保证夹持过程中芯片安装结构200在移动中不易轻易脱落，保证运动过程的稳定性。

在一些实施例中，夹持部41为多个，且多个夹持部41均可转动地连接于传动杆42的一端。可以理解的是，传动杆42用于控制夹持部41使得夹持部41能够随传动杆42同时进行伸缩运动。同时，在传动杆42的一端设置有旋转轴421，旋转轴421与传动杆42转动连接，而多个夹持部41固定连接于旋转轴421的端面上，使得旋转轴421相对于传动杆42转动的同时，旋转轴421上的夹持部41能够相对于传动杆42进行转动，进而夹持部41所夹持的芯片安装结构200可相对于传动杆42进行转动。

由此，在传动杆42的驱动作用下，芯片安装结构200能够在芯片更换腔21以及真空腔11内进行伸缩运动以及旋转运动，利用伸缩运动进行安装和拆卸芯片安装结构200，利用旋转运动进行更换芯片安装结构200，从而实现更换芯片这一过程。

以及，真空壳体43用于提供保护作用，杆驱动件44内设置有动力元件，可向传动杆42提供驱动力以控制传动杆42能够进行伸缩运动。

在实际安装中，如图4所示，可将夹持部41连接于传动杆42的一端，将杆驱动件44与传动杆42的另一端相连，而真空壳体43与杆驱动件44相连，将真空壳体43套设于传动杆42外且用于与更换模块2密封配合。也就是说，将抓取机构4与更换模块2相连后，同时杆驱动件44驱动传动杆42进行伸展运动，使得传动杆42端部的夹持部41与真空腔11内的芯片发生接触并夹持住芯片安装结构200，然后再通过杆驱动件44驱动传动杆42缩进，从而完成拆卸真空腔11内的芯片安装结构200。

继续地，旋转轴421转动，使得已拆卸的芯片安装结构200脱离安装轨道，待安装的芯片安装结构200转动至安装轨道，此时杆驱动件44驱动传动杆42进行伸展运动，使得夹持部41上的待安装芯片安装结构200抵达真空腔11上的安装位置并安装配合，随即夹持部41松开芯片安装结构200，杆驱动件44驱动传动杆42缩进芯片更换腔21，从而实现整个更换过程。

以及，多个夹持部41围绕转动轴线分布，即在转动轴线的周向上均匀地间隔开分布。也就是说，如图4所示，多个夹持部41均围绕旋转轴421的轴心周向分布，且使得任意相邻的两个夹持部41之间的圆心角相同，从而保证任意相邻的两个夹持部41之间的距离相同。其中，旋转轴421上的所有夹持部41均与旋转轴421固定连接，使得旋转轴421转动的过程中，所有的夹持部41均同时运动。

由此，当已拆卸的芯片安装结构200在进行转动任意角度时，与其相邻的夹持部41所转动的角度将保持一致，当相邻的且携带有待安装的芯片安装结构200的夹持部41转动至与传动杆42伸缩方向相同的方向时停止转动，即旋转轴421旋转了相邻两个夹持部41之间的角度，此时再次推进传动杆42即可完成芯片安装结构200的安装。

可以理解的是，当旋转轴421上设置四个夹持部41时，相邻两个夹持部41之间的角度保持一致，即为90度，由此，在进行转动更换芯片安装结构200时，旋转轴421旋转90度即可。亦或者，在旋转轴421上设置五个夹持部41，则相邻的两个夹持部41之间的角度为72度，更换时旋转72度即可，或旋转轴421上设置六个夹持部41，相邻的两个夹持部41之间的角度为60度，更换时旋转60度即可，或者也可设置更多个夹持部41。由此，具体夹持部41的数量可根据实际需要进行设置，本实施例对此不做限制。

可以理解的是，将夹持部41均匀的周向分布有利于降低旋转轴421转动角度时的容错率，即可通过设定相同的角度以节省人工调试角度的时间，也有利于通过转角程度统计芯片更换腔21内的剩余待安装芯的片安装结构的数量，从而节省了时间成本和人工成本。

在一些实施例中，还包括第一阀板31。需要说明的是，如图1所示，第一阀板31构造为方形板件结构。在实际安装中，将第一阀板31安装于更换模块2与真空模块1的连接处，使得第一阀板31可用于选择性地隔断芯片更换腔21与真空腔11，从而保证真空腔11始终处于超高真空环境，避免芯片更换腔21的真空环境影响真空腔11的真空环境，从而起到阻隔作用。

以及，更换模块2设有第一活动座3，第一活动座3设有与芯片更换腔21、真空腔11连通的第一活动口32，第一阀板31可活动地安装于第一活动口32处且适于选择性地伸至芯片更换腔21与真空腔11的连通处。需要说明的是，如图2所示，第一活动口32构造为圆形通孔，且使得第一阀板31连接于第一活动口32处以形成第一活动座3。其中，第一阀板31在选择性地连通真空腔11和芯片更换腔21的过程中可保证第一活动口32始终处于密封状态，从而保证真空腔11以及芯片更换腔21的真空环境不受到外界环境的污染和破坏，同时第一阀板31的宽度大于第一活动口32的直径，从而保证第一阀板31在遮挡第一活动口32时可达到绝对密封效果。

其中，第一活动口32的位置与安装口22的位置对齐以保证传动杆42能够从安装口22处延伸至第一活动口32，且第一活动口32的直径大于传动杆42的直径和芯片安装结构200的径向尺寸，从而保证芯片安装结构200能供顺利地从真空腔11移动至芯片更换腔21。

在一些实施例中，第一活动座3设有第一操作旋钮33，第一操作旋钮33位于第一活动座3的外侧且与第一阀板31相连，第一操作旋钮33适于在转动过程中带动第一阀板31相对于第一活动口32升降。需要说明的是，如图3所示，第一操作旋钮33设置在第一阀板31的顶部，且第一操作旋钮33与第一阀板31螺纹连接，使得第一操作旋钮33在发生扭转地过程中能够推进或提拉第一阀板31进行升降运动，从而实现打开或关闭第一活动口32的目的。

也就是说，通过旋转第一操作旋钮33可使得第一阀板31畅通或闭塞，如本实施例中，当顺时针旋转第一操作旋钮33时，第一阀板31开始下降，继续旋转第一操作旋钮33，使第一阀板31的底部低于第一活动口32的最下端，从而达到闭塞真空腔11和芯片更换腔21。当逆时针旋转第一操作旋钮33时，第一阀板31开始上升，继续旋转第一操作旋钮33，使第一阀板31的底部高于第一活动口32的最上端，从而达到畅通真空腔11和芯片更换腔21。

在一些实施例中，还包括第二阀板61，更换模块2设有与芯片更换腔21连通的更换口23，第二阀板61可活动地安装于更换模块2处且用于选择性地封闭更换口23。需要说明的是，如图1所示，第二阀板61构造为方形板件结构。在实际安装中，将第二阀板61安装于安装口22处，使得第二阀板61可用于选择性地隔断芯片更换腔21与外界环境，从而便于调整芯片更换腔21的真空环境，使得芯片更换腔21在更换芯片后能够通过抽真空的方式保持真空环境，从而起到阻隔作用后能够进行改善芯片更换腔21的真空环境。

其中，设置更换口23可用于更换夹持部41上的芯片安装结构200。也就是说，通过打开第二阀板61，将芯片更换腔21内的多个夹持部41上的芯片安装结构200一一从更换口23处拿出，并将所有芯片安装结构200上的芯片进行更换，再将更换芯片后的芯片安装结构200从更换口23处伸至芯片更换腔21以与夹持部41夹持配合，实现整个更换芯片的过程。

当然，除了从更换口23处进行更换芯片安装结构200，在上述的安装口22处可达到相同的更换效果。也就是说，可将抓取机构4从安装口22处拆卸下来，随着抓取机构4的拆卸，位于抓取机构4上的夹持部41可跟随抓取机构4一同从芯片更换腔21内拆卸下来，随即可对夹持部41所夹持的芯片安装结构200上的芯片进行更换操作，当所有芯片安装结构200的芯片更换完毕后，将夹持部41伸至芯片更换腔21内后，随即将抓取机构4在安装口22处进行安装，实现整个更换芯片的过程。

在一些实施例中，更换模块2还设有第二活动座6，更换模块2设有第二活动座6，第二活动座6设有与更换口23连通的第二活动口62，第二阀板61可活动地安装于第二活动口62处且适于选择性地伸至更换口23内。需要说明的是，如图3所示，第二活动口62构造为圆形通孔，且使得第二阀板61连接于第二活动口62处以形成第二活动座6。其中，第二阀板61在选择性地连通芯片更换腔21和外界环境的过程中可保证第二活动口62始终处于密封状态，从而保证芯片更换腔21的真空环境不受到外界环境的污染和破坏，同时第二阀板61的宽度大于第二活动口62的直径，从而保证第二阀板61在遮挡第二活动口62时可达到绝对密封效果。

在一些实施例中，第二活动座6设有第二操作旋钮63，第二操作旋钮63位于第二活动座6的外侧且与第二阀板61相连，第二操作旋钮63适于在转动过程中带动第二阀板61相对于第二活动口62升降。需要说明的是，如图3所示，第二操作旋钮63设置在第二阀板61的顶部，且第二操作旋钮63与第二阀板61螺纹连接，使得第二操作旋钮63在发生扭转地过程中能够推进或提拉第二阀板61进行升降，从而实现打开或关闭第二活动口62的目的。

也就是说，通过旋转第二操作旋钮63可使得第二阀门畅通或闭塞，如本实施例中，当顺时针旋转第二操作旋钮63时，第二阀板61开始下降，继续旋转第二操作旋钮63，使第二阀板61底部低于第二活动口62的最下端，从而达到闭塞芯片更换腔21和外界环境。当逆时针旋转第二操作旋钮63时，第二阀板61开始上升，继续旋转第二操作旋钮63，使第二阀板61的底部高于第二活动口62的最上端，从而使得第二阀板61能够选择性的伸至更换口23内，达到芯片更换腔21和外界环境连通或阻隔状态。

在一些实施例中，安装口22的敞开方向与更换口23的敞开方向垂直。需要说明的是，如图3所示，安装口22与抽真空口在同一方向上保持水平，而更换口23在芯片更换腔21的一侧以确保能够拿出芯片安装结构200即可。具体地，在本实施例中，将更换口23设置在芯片安装结构200的Y向一侧，使得安装口22、第二活动口62均为X向，从而使得更换口23与安装口22相互垂直。可以理解的是，更换口23与安装口22以垂直角度设置可避免抓取机构4在工作过程中受到其他结构的作用以影响其自由度的问题。同时，垂直角度设置更换口23和安装口22，使更换口23到芯片更换腔21中心的距离更短，可节约制造成本且有利于快速实现更换芯片安装结构200的取出和安装操作。

在一些实施例中，更换口23处设有定位套管231，定位套管231与安装口22的内周壁周向限位配合。需要说明的是，如图11所示，定位套管231可由塑胶材料构造而成的圆环状结构，定位套管231的外径大小可与更换口23的内径大小相同，使得定位套管231可适配安装于更换口23上，从而保证二者的密封性，可进一步保证真空环境的稳定性。

以及，定位套管231内形成有活动管腔2311和与活动管腔2311连通的定位槽2313，芯片安装结构200与定位槽滑动定位配合。如图11所示，定位套管231的内部形成有两个限位部2312，两个限位部2312均设置在活动管腔2311的下端并对称分布，使得芯片安装结构200可与限位部2312限位抵压以实现固定芯片安装结构200的目的。

具体地，两个限位部2312均设置有相同大小的定位槽2313，且两个定位槽2313相对于定位管腔水平对称分布，使得两个定位槽2313之间的距离可与电路板201的宽度保持一致，如此，当芯片安装结构200进入到活动管腔2311时，电路板201与水平方向上的两个定位槽2313滑动插接配合，可保证芯片安装结构200进入芯片更换腔21时的姿势保持水平，从而有利于芯片安装结构200更准确的与芯片更换腔21内的夹持部41进行夹持配合，进而有利于准确的在真空腔11内准确的与安装座5配合安装，减少芯片安装结构200与安装座5之间的不确定性受力，便于离子阱系统的快速寻址。

其中，当芯片安装结构200进入更换口23与定位套管231滑动插接后，定位套管231将跟随芯片安装结构200同时运动。当芯片安装结构200准确的放置于夹持部41上时，将定位套管231从芯片更换腔21内移出至更换口23处，从而为下一次更换芯片安装结构200做准备。

在一些实施例中，定位套管231内还形成有与定位槽2313连通的支撑槽2314，芯片支架202的底部设有支架底托，支架底托滑动支撑于支撑槽2314。需要说明的是，如图11所示，每个限位部2312上均设置有一个支撑槽2314，两个支撑槽2314水平对称分布，且两个支撑槽2314分别设置在两个定位槽2313的下方，同时保证两个支撑槽2314之间的距离与支架底托的宽度相同，使得支架底托可与支撑槽2314滑动配合，从而利于支撑槽2314对支架底托提供支撑力，减少定位槽2313的支撑力，进而保护电路板201，避免电路板201受力过大发生弯折或断裂等风险，提高芯片安装结构200的安装精准度。

在一些实施例中，还包括安装座5，安装座5安装于真空腔11内。也就是说，如图5所示，将安装座5安装于真空腔11内，芯片安装结构200安装于安装座5上以进行正常的工作，且安装座5在真空腔11内固定，从而使得芯片安装结构200与安装座5进行插接配合的过程不会发生偏移，避免电连接失败或连接不稳定等状况，进而影响芯片的工作。

其中，安装座5包括盖板51和底板52。需要说明的是，如图6及图7所示，盖板51构造为U形板结构，底板52构造为中间区域具有凹槽的板件结构。其中，盖板51在端部构造有朝向底板52方向的限位凸起511，而底板52在对应位置处设置有限位凹槽521，当盖板51与底板52贴合安装时，限位凸起511与限位凹槽521配合以达到固定盖板51与底板52的目的。

同时，在盖板51和底板52中，限位凸起511及限位凹槽521沿X向对称的一端均设置有接电缺口53，从而便于在接电缺口53处嵌入铜片，从而便于安装座5上的接电镀层与芯片电极之间的电连接。

以及，如图7所示，安装座5设有滑动插槽522，且芯片安装结构200包括电路板201，电路板201与滑动插槽522滑动配合。需要说明的是，在底板52中间区域上设置滑动插槽522，且将滑动插槽522的宽度与电路板201的宽度相同，使得电路板201能够滑动插接于底板52上，从而实现卡接电路板201，达到固定芯片安装结构200的目的。

其中，如图8所示，滑动插槽522的长度小于电路板201的长度，即电路板201与滑动插槽522配合后，电路板201的一端将超过底板52部分距离。也就是说，通过设置电路板201的长度大于滑动插槽522的长度，使得电路板201的一端能够凸出安装座5并且能够与夹持部41相连，从而保证夹持部41能够有效施加驱动力以推拉电路板201在滑动插槽522上的移动，进而实现电路板201与底板52的完美配合，保证芯片与电路板201之间稳定的电连接。

以及，芯片安装结构200还包括芯片支架202，芯片支架202安装于电路板201上，且芯片支架202用于承载芯片。也就是说，如图10所示，将芯片支架202安装在电路板201上，且将芯片安装于芯片支架202上，使得芯片支架202能够对芯片电极起到支撑和定位的作用。从而便于芯片电极的安装和定位，从而便于芯片与电路板201的电连接。

在一些实施例中，电路板201设有金手指2011，安装座5设有电接触片523，电接触片523限定出与滑动插槽522连通的电连接插槽524，电路板201适于沿滑动插槽522滑动至金手指2011与电连接插槽524插接配合。需要说明的是，如图10所示，电路板201在端部设置有金手指2011，安装座5包括的底板52且在底板52端部设置有电接触片523，使金手指2011在电路板201上的分布位置与电接触片523在底板52上的分布位置保持相同设计。同时，使电接触片523构造为具有电连接插槽524的凹槽结构。

由此，在实际安装中，将电路板201沿滑动插槽522滑动至与电接触片523相抵，随即继续推动电路板201继续前进，使得电路板201进入电连接插槽524内并达到极限位置。此时，电路板201上的金手指2011可与安装座5上的电接触片523相配合，从而实现二者之间的电连接，即连接外部电源以控制电路。

以及，电路板201上还设置有多个电镀层，包括有RF接电镀层2012和DC接电镀层2013，且RF接电镀层2012和DC接电镀层2013设置有在电路板201的Y向两侧，且与芯片的所形成的囚禁场轴向一致。由此，有利于缩短芯片电极片与电路板201之间的接线距离，从而降低线路产生的电磁信号干扰，并且有利于减少布线占用的空间，使得激光光路能够拥有更多选择的入阱空间位点。

其中，需要说明的是，电路板201由氧化锆陶瓷材料制成，其介电损耗只有玻璃的1/20，可以有效降低电路板201的射频损耗，且可提高电路板201的电压承受能力，降低电路板201的等效电容。同时，相较于其他材料，如硅胶材料、氮化铝或氧化铝等材料。氧化锆陶瓷材料的韧性、密度、抗弯强度以及断裂韧性等参数均更优秀，从而保证电路板201不会轻易因外力而发生损坏，提高了电路板201的抗压抗摔能力，且提高了电路板201得韧性以及键合压焊过程中的成品率，使得电路板201具有更高的耐磨性能以及耐高温性能。

以及，在实际加工中，可将电路板201朝向金手指2011的一端设计呈楔型结构，从而有利于导向，提高芯片的安装容错率。

在一些实施例中，芯片安装结构200还包括连接于电路板201底部的底托支脚203，安装座5设有与滑动插槽522连通的底托槽525，底托支脚203适于支撑于底托槽525的内底壁。需要说明的是，如图9所示，底托支脚203连接于电路板201底部中心位置处，从而保证芯片安装结构200受力均匀，且底托支脚203的长度和宽度均小于电路板201的长度和宽度。

也就是说，底托支脚203可由机械强度较高的材料制成，使得底托支脚203能够提供较大的结构强度，可减少了底托支脚203的体积，从而有利于减少芯片安装结构200整体的体积和重量

其中，底托支脚203的大小与安装座5底板52所形成的底托槽525大小相同。可以理解的是，底托槽525为滑动插槽522中心位置处构造出的凹槽结构，使得底板52从Z向上形成阶梯状的结构。

其中，将底托槽525在滑动插槽522上的相对位置与底托支脚203在电路板201上的相对位置保持相同，从而保证底托支脚203能够滑动插接至底托槽525的内底壁的同时，还能保证电路板201能够滑动插接至滑动插槽522内。

由此，当底托支脚203到达底托槽525的极限位置时停止，此时电路板201完全插接至滑动插槽522，且金手指2011也完全插接至电连接插槽524内，从而使得电路板201的金手指2011可与底板52上的电接触片523相配合，同时电路板201上的电镀层与芯片上的电极相配合，进而实现芯片的安装过程，如此，可保证芯片的正常工作。

1、在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

2、在本实用新型的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。

3、在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

4、在本实用新型的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。

5、在本实用新型的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (15)

1.一种离子阱的芯片更换系统，其特征在于，包括：

真空模块和更换模块，所述更换模块与所述真空模块相连，所述真空模块内形成有真空腔，所述更换模块内形成有芯片更换腔，所述芯片更换腔与所述真空腔连通且适于选择性地隔断或连通，所述更换模块设有与所述芯片更换腔连通的抽真空口和安装口；

抓取机构，所述抓取机构可拆卸地安装于所述安装口处，且所述抓取机构设有可活动的夹持部，所述夹持部用于夹持芯片安装结构且适于带动所述芯片安装结构在所述芯片更换腔与所述真空腔之间运动。

2.根据权利要求1所述的离子阱的芯片更换系统，其特征在于，所述抓取机构还包括传动杆、真空壳体和杆驱动件，所述夹持部连接于所述传动杆的一端，所述杆驱动件与所述传动杆的另一端相连且用于驱动所述传动杆伸缩，所述真空壳体与所述杆驱动件相连，所述传动杆穿设于所述安装口处，所述真空壳体套设于所述传动杆外且用于与所述安装口的内周壁密封配合。

3.根据权利要求2所述的离子阱的芯片更换系统，其特征在于，所述安装口、所述芯片更换腔和所述真空腔沿所述传动杆的伸缩方向依次连通。

4.根据权利要求2所述的离子阱的芯片更换系统，其特征在于，所述夹持部包括固定板和活动板，所述固定板与所述传动杆的端部固定相连，所述活动板与所述固定板可转动地相连且适于朝靠近或远离所述固定板的方向转动，且所述活动板朝向所述固定板的一侧设有卡接凸起。

5.根据权利要求2所述的离子阱的芯片更换系统，其特征在于，所述夹持部为多个，且多个所述夹持部均可转动地连接于所述传动杆的一端，多个所述夹持部围绕转动轴线分布。

6.根据权利要求1所述的离子阱的芯片更换系统，其特征在于，还包括第一阀板，所述更换模块设有第一活动座，所述第一活动座设有与所述芯片更换腔、所述真空腔连通的第一活动口，所述第一阀板可活动地安装于所述第一活动口处且适于选择性地伸至所述芯片更换腔与所述真空腔的连通处。

7.根据权利要求6所述的离子阱的芯片更换系统，其特征在于，所述第一活动座设有第一操作旋钮，所述第一操作旋钮位于所述第一活动座的外侧且与所述第一阀板相连，所述第一操作旋钮适于在转动过程中带动所述第一阀板相对于所述第一活动口升降。

8.根据权利要求1所述的离子阱的芯片更换系统，其特征在于，还包括第二阀板，所述更换模块设有与所述芯片更换腔连通的更换口，所述第二阀板可活动地安装于所述更换模块处且用于选择性地封闭所述更换口。

9.根据权利要求8所述的离子阱的芯片更换系统，其特征在于，所述更换模块还设有第二活动座，所述更换模块设有第二活动座，所述第二活动座设有与所述更换口连通的第二活动口，所述第二阀板可活动地安装于所述第二活动口处且适于选择性地伸至所述更换口内。

10.根据权利要求9所述的离子阱的芯片更换系统，其特征在于，所述第二活动座设有第二操作旋钮，所述第二操作旋钮位于所述第二活动座的外侧且与所述第二阀板相连，所述第二操作旋钮适于在转动过程中带动所述第二阀板相对于所述第二活动口升降。

11.根据权利要求8所述的离子阱的芯片更换系统，其特征在于，所述安装口的敞开方向与所述更换口的敞开方向垂直。

12.根据权利要求8所述的离子阱的芯片更换系统，其特征在于，所述更换口处设有定位套管，所述定位套管与所述安装口的内周壁周向限位配合，所述定位套管内形成有活动管腔和与所述活动管腔连通的定位槽，所述芯片安装结构与所述定位槽滑动定位配合。

13.根据权利要求1所述的离子阱的芯片更换系统，其特征在于，还包括安装座，所述安装座安装于所述真空腔内，所述安装座设有滑动插槽；

所述芯片安装结构包括电路板和芯片支架，所述电路板与所述滑动插槽滑动配合，所述芯片支架安装于所述电路板上，且所述芯片支架用于承载芯片。

14.根据权利要求13所述的离子阱的芯片更换系统，其特征在于，所述电路板设有金手指，所述安装座设有电接触片，所述电接触片限定出与所述滑动插槽连通的电连接插槽，所述电路板适于沿所述滑动插槽滑动至所述金手指与所述电连接插槽插接配合。

15.根据权利要求13所述的离子阱的芯片更换系统，其特征在于，所述芯片安装结构还包括连接于所述电路板底部的底托支脚，所述安装座设有与所述滑动插槽连通的底托槽，所述底托支脚适于支撑于所述底托槽的内底壁。