[发明专利]模块化超高真空电子显微镜

说明书

根据本公开，一种用于研究样品的模块化超高真空（UHV）电子显微镜包括：UHV室，所述UHV室被配置成在UHV室内达到并维持超高真空；UHV工作台，所述UHV工作台保持被研究的所述样品；带电粒子源，所述带电粒子源被配置成朝向所述样品发射电子束；以及光学柱，所述光学柱被配置成引导多个电子入射到所述样品上。所述模块化UHV电子显微镜进一步包括转盘真空隔室，所述转盘真空隔室被配置成独立于所述UHV室达到并维持UHV，并且所述转盘真空隔室经由端口连接到所述UHV室并容纳至少一个装置操纵器。所述装置操纵器中的每一个包含用于显微镜装置的附接位点，并且被配置成经由阀在所述转盘真空隔室和所述UHV室之间选择性地平移所附接的显微镜装置。

背景技术

随着科学家越来越多地研究我们世界的原子特征，电子显微镜技术必须不断改进，以实现最大程度的成像分辨率。为了达到如此高的分辨率，一些电子显微镜利用可以达到和维持超高真空状态的真空室，在该超高真空状态下可以研究样品。尽管超高真空允许电子束成像发生时受到室中松散颗粒的最小干扰，但是在显微镜的室内实现超高真空是多周的过程，在此期间不能使用显微镜。另外，用于达到超高真空的工艺涉及烘烤室并将气体从室中泵出。由于显微镜的加热导致显微镜的光学组件移动，该烘烤过程产生进一步的停机时间，从而需要重新对准显微镜的光学柱。因此，一旦电子显微镜的室达到超高真空状态，最大限度地减少必须打破真空的场合是很重要的。

UHV电子显微镜面临的另一问题是真空室中有限的空间。除了限定用于显微镜装置（即，各种性质的检测器（例如，二次电子、阴极发光等）、各种性质的刺激器（例如，磁刺激、激光刺激、高频电磁刺激等）、反射镜、沉积系统、气体入口、样品操纵器等）的小容积的室之外，还存在有限数量的端口，显微镜装置可以通过这些端口插入到室中。这成为UHV电子显微镜的一个特别受限的问题，因为更换或调节显微镜中的显微镜装置涉及破坏室内的超高真空。因此，如果用户想要切换当前UHV电子显微镜被配置成运行的实验/研究的类型，则该过程涉及在UHV电子显微镜准备在其新配置中操作之前的数周或数月的系统停机时间。由于这些考虑，期望具有一种UHV电子显微镜系统，其可以切换其配置以运行不同的实验/研究，而不需要破坏室内的UHV。

发明内容

根据本公开，一种用于研究样品的模块化超高真空（UHV）电子显微镜包括：UHV室，该UHV室被配置成在UHV室内达到并维持超高真空；UHV工作台，该UHV工作台被配置成保持被研究的样品；带电粒子源，该带电粒子源被配置成向样品发射多个电子；以及光学柱，该光学柱被配置成引导多个电子入射到样品上。模块化UHV电子显微镜进一步包括转盘真空隔室，该转盘真空隔室被配置成独立于UHV室达到并维持超高真空。转盘真空隔室经由端口连接到UHV室并容纳至少一个装置操纵器。装置操纵器中的每一个包含用于显微镜装置的附接位点，并被配置成当显微镜装置附接到其对应的附接位点时，经由阀在转盘真空隔室和UHV室之间选择性地平移所附接的显微镜装置。根据本公开，端口可以具有阀，该阀被配置成在打开状态下操作和关闭状态打开下操作之间选择性地切换。当阀在打开状态下操作时，转盘真空隔室对UHV室打开，并且当阀在关闭状态下操作时，阀将转盘真空隔室与UHV室密封隔开。这样，当阀在关闭状态下操作时，可以在不破坏UHV室中的超高真空的情况下破坏转盘真空室中的真空。

根据本公开，使用模块化UHV电子显微镜研究样品的方法包括以下步骤：经由端口在UHV室和转盘真空室之间平移第一显微镜装置，以及经由端口在转盘真空室和UHV室之间平移第二显微镜装置。根据该方法，在平移第一显微镜装置和平移第二显微镜装置的同时，将UHV维持在UHV室中。这样，用户可以通过将多个不同的显微镜装置经由单个端口引入到UHV室中来对样品进行不同类型的研究。

附图说明

参考附图描述详细描述。在附图中，附图标记最左侧数字标识附图标记第一次出现在附图中的附图。不同附图中相同的附图标记表示类似或相同的项目。

图1绘示了用于研究样品的实例模块化超高真空（UHV）电子显微镜的横截面。

图2绘示了用于用多个可平移装置操纵器研究样品的实例模块化UHV电子显微镜的横截面。