一种用于XPS对空气敏感样品的转移装置

本技术涉及真空转移，具体涉及一种用于xps对空气敏感样品的转移装置。

背景技术：

1、手套箱、扫描电镜、x射线光电子能谱和许多微纳加工系统已在传统材料、半导体材料和纳米材料等方面获得广泛的应用。鉴于检测过程需要保证超高真空环境，通常要求待测样品充分干燥、不易挥发也不含挥发性的溶剂、不易潮解也不含结晶水等。一些样品在制备、存储和转移过程中，存在被空气或水汽污染或氧化的风险。为避免对空气或水汽敏感材料因制备、存储和转移过程中被污染或氧化的问题，需要全程处于干燥保护性气氛或真空环境。样品真空转移系统无疑是解决问题的关键技术。

2、目前，各个x射线光电子能谱(xps)仪器厂商均开发了适用于自家仪器的能实现真空转移样品的装置，但是普遍存在各种缺陷和限制，比如个头较大，不易送进手套箱、用户不方便取用和携带，而且价格昂贵等。因此，广大用户一般都是各显神通，各自开发设计适合各自仪器、满足各自需求的样品转移装置。由于各个型号的xps仪器结构限制，样品台是有最大尺寸限定的，不能通过简单扩大样品台的整体尺寸来增加置样区面积，只能通过改进转移样品台的结构设计来增大有效置样区域。由于xps测试通常需要在高真空条件下进行，样品抽真空时间较长，而仪器每次能装载的样品台数量有限，如果一个样品台的有效置样区面积太小的话，该样品台能放置的样品数量就会大大减少，导致仪器的使用效率大大降低。对于电驱动型真空转移装置因为集成有电机、导向装置等部件，普遍体积较大，对于某些体积紧凑的扫描电镜，如台式扫描电镜等，无法盛放这样体积的真空转移装置。除此之外，为实现电力驱动和控制，需要手套箱、扫描电镜和微纳加工系统提供相应的电控接口做内外电力连接，并涉及不同规格接口兼容性问题，无形中增加了系统的复杂程度和成本，提高了跨平台转移使用的门槛。

3、现有技术中还有一些显微电镜使用的样品真空转移装置，由于仪器结构不同，也不能用于xps仪器。因此，现有技术仍缺乏一款适用于开放共享型xps仪器的能够装载较多样品、结构简单、方便携带、能够隔离空气和水汽的样品转移装置。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型提供了一种用于xps对空气敏感样品的转移装置，该转移装置利用内外压强差的原理，对样品座与样品盖通过抽真空操作使转移装置内腔为负压，从而保证样品的非大气暴露转移，并且使用时无需电力驱动，极大地缩减了自身体积，尤其适用于体积紧凑的样品处理设备使用，兼容绝大多数样品处理平台，解决了目前已有的相关系统由于结构复杂、通用性差所导致的样品前处理成本高昂的问题，从而有利于提升敏感样品跨平台无损转移的通用性。

2、本实用新型采用以下具体技术方案：

3、一种用于xps对空气敏感样品的转移装置，该转移装置包括样品座、样品盖以及密封圈；

4、所述样品座包括金属底板、底部环形凸缘以及三个u形卡槽；所述底部环形凸缘固定连接于所述金属底板的顶面，并由所述底部环形凸缘与所述金属底板围成顶部开口的底部空腔；三个所述u形卡槽固定连接于所述金属底板的外周侧；所述u形卡槽用于连接样品托；

5、所述样品盖包括金属顶板、顶部环形凸缘以及两个提拉环；所述顶部环形凸缘固定连接于所述金属顶板的底面，并由所述顶部环形凸缘与所述金属顶板围成底部开口的顶部空腔；两个所述提拉环对称设置且固定连接于所述金属顶板的外周侧；所述提拉环用于连接进样室内的弹性销；

6、所述样品盖罩设于所述样品座的顶部，所述底部环形凸缘伸入所述顶部环形凸缘的内部，并且所述底部环形凸缘与所述顶部环形凸缘之间间隙配合；所述密封圈密封地夹设于所述顶部环形凸缘与所述金属底板之间，在所述金属底板和所述金属顶板之间形成密封的样品容置空腔；转移样品时，通过抽真空使所述样品容置空腔内为负压，从而保证样品的非大气暴露转移。

7、更进一步地，所述金属底板和所述金属顶板均为圆形板；

8、所述底部环形凸缘与所述金属底板、以及所述顶部环形凸缘与所述金属顶板均同心设置。

9、更进一步地，所述底部环形凸缘的高度小于等于所述顶部环形凸缘的高度。

10、更进一步地，所述底部环形凸缘外侧的所述金属底板的厚度为1.5mm；

11、所述底部环形凸缘内侧的所述金属底板的厚度、所述金属顶板的厚度、所述底部环形凸缘的高度以及所述顶部环形凸缘的高度均为2mm。

12、更进一步地，所述u形卡槽通过穿装的紧固件固定连接于所述样品托。

13、更进一步地，沿所述金属底板的周向，三个所述u形卡槽依次间隔90°分布。

14、更进一步地，所述底部环形凸缘的外径为29.6mm、内径为26.6mm；

15、所述顶部环形凸缘的内径为30mm、外径为35mm；

16、所述金属底板的外径为37.6mm；

17、所述金属顶板的外径为35mm。

18、更进一步地，所述样品座和所述样品盖均采用不锈钢材料制成。

19、有益效果：

20、本实用新型的转移装置包括样品座、样品盖以及密封圈，通过密封圈对样品座与样品盖之间的间隙进行密封，在样品座与样品盖之间形成密封的样品容置空腔；转移装置使用时，利用内外压强差的原理，对样品座与样品盖通过抽真空操作使转移装置内腔为负压，从而保证样品的非大气暴露转移；当转移至进样室以后，通过穿装于u形卡槽的螺钉等紧固件将样品座固定连接于样品托，样品盖通过提拉环与进样室内的弹性销连接，当进样室内的压力低于转移装置内腔压力时，在弹性销和压力差的作用下样品盖被弹开，因此，样品盖可自动打开，无需电力驱动，极大地缩减了自身体积，尤其适用于体积紧凑的样品处理设备使用，兼容绝大多数样品处理平台，解决了目前已有的相关系统由于结构复杂、通用性差所导致的样品前处理成本高昂的问题，从而有利于提升敏感样品跨平台无损转移的通用性。

技术特征：

1.一种用于xps对空气敏感样品的转移装置，其特征在于，包括样品座、样品盖以及密封圈；

2.如权利要求1所述的转移装置，其特征在于，所述金属底板和所述金属顶板均为圆形板；

3.如权利要求1所述的转移装置，其特征在于，所述底部环形凸缘的高度小于等于所述顶部环形凸缘的高度。

4.如权利要求3所述的转移装置，其特征在于，所述底部环形凸缘外侧的所述金属底板的厚度为1.5mm；

5.如权利要求1所述的转移装置，其特征在于，所述u形卡槽通过穿装的紧固件固定连接于所述样品托。

6.如权利要求1所述的转移装置，其特征在于，沿所述金属底板的周向，三个所述u形卡槽依次间隔90°分布。

7.如权利要求1所述的转移装置，其特征在于，所述底部环形凸缘的外径为29.6mm、内径为26.6mm；

8.如权利要求1-7任一项所述的转移装置，其特征在于，所述样品座和所述样品盖均采用不锈钢材料制成。

技术总结
本技术公开了一种用于XPS对空气敏感样品的转移装置，该转移装置包括样品座、样品盖以及密封圈；底部环形凸缘固定连接于金属底板的顶面；三个U形卡槽固定连接于金属底板的外周侧；顶部环形凸缘固定连接于金属顶板的底面；两个提拉环对称设置且固定连接于金属顶板的外周侧；提拉环用于连接进样室内的弹性销；样品盖罩设于样品座的顶部，底部环形凸缘伸入顶部环形凸缘的内部，并且底部环形凸缘与顶部环形凸缘之间间隙配合；密封圈密封地夹设于顶部环形凸缘与金属底板之间。上述转移装置利用内外压强差的原理，对样品座与样品盖通过抽真空操作使转移装置内腔为负压，从而保证样品的非大气暴露转移。

技术研发人员：宋廷鲁,钱萌萌,李晓东,邹美帅,谭国强,潘也唐,虞振飞,王潇萱
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：20230407
技术公布日：2024/1/12