一种高能谱空间分辨率样品台装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及材料科学领域，更具体的说涉及一种高能谱空间分辨率样品台装置，用于材料科学领域的电子显微学研宄。
【背景技术】
[0002]扫描电子显微镜的设计思想及其科学原理，早在1930年由德国人VonArdenne提出，1942年英国首先制成一台实验室用的扫描电子显微镜，并于1965年正式作为商品在英国发售；近数十年来，扫描电镜已广泛地应用在生物学、医学、化工材料、冶金学、电子材料等学科的领域中，促进了各有关学科的发展。
[0003]扫描电子显微镜是利用高能电子打到样品表面产生的二次电子，通过二次电子成像实现对样品表面的观察和表征；二次电子的能量很弱只有几十个电子伏特，所以扫描电子显微镜可以达到纳米级别的分辨率。
[0004]扫描电子显微镜能谱技术是利用高能电子打到样品上产生特征X射线，通过能谱探测器对特征X射线的收集从而实现对样品定性和定量分析；虽然照射样品表面的电子束很细(纳米级别)，但是特征X射线的能量很高，一般为千电子伏特，穿透达到微米级别，所以扫描电子显微镜中样品的能谱分辨率只能是微米级别的；要提高样品的能量空间分辨率，必须克服样品台本身产生的特征X射线对样品的影响，也即必须限制样品以外的X射线信号；通过加工制作特殊样品台，降低样品台对样品特征X射线的贡献，从而提高了样品能谱的空间分辨率。
[0005]因此，有必要提出一种技术方案，使其能够有效限制样品以外的X射线信号，通过加工制作特殊样品台，降低样品台对样品特征X射线的贡献，从而提高样品能谱的空间分辨率，成为了一种新的技术需求。
【实用新型内容】
[0006](一 )要解决的技术问题
[0007]针对以上缺点，本发明在吸取了前人研宄经验的基础上，致力于优化检测时样品台对样品的干扰，旨在通过制备更优化的样品台，使得提高扫描电镜能谱的空间分辨率，提供一种高能谱空间分辨率样品台装置。
[0008]( 二 )技术方案
[0009]根据本发明的一个方面，提出了一种高能谱空间分辨率样品台装置，包括包括切断仪Al、粗磨加工仪B2和样品处理器C3。
[0010]优选的，所述的切断仪Al包括主轴箱101，旋转卡头A(102a)，刀架103，手轮A (104a)，手轮B (104b)，防护罩105，液压缸106，旋转卡头B (102b)，支架107和旋转电机
108。
[0011]进一步的，所述的粗磨加工仪B2包括底座201，立柱202，横梁203，机体平台204，Y轴电机205，Z轴电机206，旋转磨头207，旋转磨头支架208，Z轴拖板209，X轴电机210，X轴导轨211，Y轴导轨212和Z轴导轨213。
[0012]进一步的，所述的样品处理器C3包括机箱301，视频显微采集器302，观察窗303，离子枪304，安装支架305，真空室306，夹持器307，键盘托308，下机柜309，上机柜310，真空腔室311和升降旋转台312。
[0013]可选的，所述的下机柜309和上机柜310可以根据实际需要进行调整，例如再添加一个中机柜或者减少一个下机柜309或者减少一个上机柜310。
[0014]优选的，所述切断仪Al包括主轴箱101，所述主轴箱101起到切断仪Al旋转支撑的作用；旋转卡头A (102a)，所述旋转卡头102a用于装夹工件；刀架103，所述刀架103安装切断刀；手轮A (104a)，所述手轮104a为Z方向手轮；手轮B (104b)，所述手轮104b为X方向手轮；防护罩105，所述防护罩105用于导轨的防护，保护导轨免受其他杂质影响整体工件的性能；液压缸106，所述液压缸106用于控制刀架旋转锁紧；旋转卡头B (102b)，所述旋转卡头(102b)用于装夹工件；支架107，所述支架107支撑旋转卡头B正常作业；旋转电机108，所述旋转电机108控制卡头旋转。
[0015]优选的，所述粗磨加工仪B2包括底座201，用于支撑整个粗磨设备；立柱202，用于支撑横梁203 ;横梁203，横梁装上一排导轨，负责X方向运动；机体平台204，用于放置加工材料；Y轴电机205，控制机体平台Y方向运动；Ζ轴电机206，驱动Z轴运动；旋转磨头207，用于粗磨加工材料；旋转磨头支架208，用于支撑旋转磨头207 ;Ζ轴拖板209 ;用于拖动磨头沿Z轴方向运动；Χ轴电机210，X轴导轨211，用于控制电机沿X轴方向运动；Υ轴导轨212，用于控制电机沿Y轴方向运动；Ζ轴导轨213，用于控制电机沿Z轴方向运动。
[0016]优选的，所述样品处理器C3包括机箱301 ;视频显微采集器302，所述视频显微采集器302用于在线实时的微观观测工件表面质量；观察窗303，所述观察窗303透过石英玻璃观察真空系统内样品形貌；离子枪304，所述离子枪304用于产生离子束，用离子束对样品表面进行精加工；视频显微采集器安装支架305 ;真空室306，所述真空室306跟所述观察窗303紧密联系，保证离子束真空环境下达到最大性能；样品台307，所述样品台307用于夹持碳棒；键盘托308，所述键盘托308用于放置键盘，控制系统正常作业，配合软件平台，进行精密加工；下机柜309，所述下机柜309里面放置设备，同时支撑上部分机器；上机柜310，真空腔室311，所述真空腔室311提供离子精密加工所需的超高真空环境；升降旋转台312，所述升降旋转台312控制加工材料沿预定轨迹运动，保证零件图纸尺寸和表面粗糙度，使得加工零件能够达到纳米级精度。
[0017]进一步的，所述样品处理器C3还包括样品台主体I，所述样品台主体I上放置样品的端面开设有微孔3，所述微孔阵列分布在端面上，所述开设有微孔的端面上覆有碳膜2，所述碳膜厚度为l-10nm。
[0018]优选的，所述样品台主体为柱状、块状或四方实体形状。
[0019]可选的，所述四方实体形状为长方形状、正方形状或多面体形状
[0020]优选的，所述微孔的直径为lnm-lmm。
[0021]优选的，所述样品台主体采用碳棒、金属或合金导体材料。
[0022]可选的，所述合金导体材料包括超导体材料。
[0023]根据本发明的另一个方面，提出了一种高能谱空间分辨率样品台制备方法，所述方法包括如下步骤:
[0024]Sll:加工合适尺寸的样品台；
[0025]S12:对样品台进行微孔加工，按照要求加工孔径和孔密度；
[0026]S13:对样品台表面进行研磨；
[0027]S14:对研磨后的表面进行精处理，使其达到纳米级粗糙度；
[0028]S15:制备超薄碳膜，对加工完成的表面进行镀膜处理；
[0029]S16:纳米样品颗粒可分散于样品台表面。
[0030](三)有益效果
[0031](I)现有扫描电子显微镜能谱分析的分辨率无法满足当今科研的要求，采用本发明中制备的样品台后，扫描电子显微镜能谱的分辨率将从微米级别提高到纳米级别；
[0032](2)本发明利用普通的碳棒(或其它良导体)，对其表面打孔、附膜等，操作简便，成本低廉；
[0033](3)本发明制备的样品台，扫描电子显微镜能谱分析时，只需将样品分散到其表面即可检测；同时所述的制备方法易于操作，成本低廉，对分辨率的提高有显著的作用。
【附图说明】
[0034]图1是本发明提出的高能谱空间分辨率样品台装置整体结构示意图；
[0035]图2是本发明提出的高能谱空间分辨率样品台装置切断仪机械结构示意图；
[0036]图3是本发明提出的高能谱空间分辨率样品台装置切断仪旋转卡头局部放大机械结构示意图；
[0037]图4是本发明提出的高能谱空间分辨率样品台装置粗磨加工仪侧视图；
[0038]图5是本发明提出的高能谱空间分辨率样品台装置粗磨加工仪主视图；
[0039]图6是本发明提出的高能谱空间分辨率样品台装置样品处理器主视图；
[0040]图7是本发明提出的高能谱空间分辨率样品台装置样品处理器侧视图；
[0041]图8是本发明提出的高能谱空间分辨率样品台装置样品处理器升降旋转台局部放大机械结构示意图；
[0042]图9是本发明优选实施例的一种高能谱空间分辨率样品台装置的微孔分布结构示意图；
[0043]图10是本发明优选实施例的一种高能谱空间分辨率样品台装置的结构示意图；
[0044]图11是本发明优选实施例的一种高能谱空间分辨率样品台装置的样品分布结构局部剖视