光电子能谱仪

347 编辑：中冶有色技术网来源：长三角先进材料研究院

2024-04-08 14:33:53

权利要求书： 1.一种光电子能谱仪，其特征在于，包括：

分析腔体(1)，所述分析腔体(1)采用顶部可开口的柱状结构；在分析腔体(1)上自下往上依次设定抽真空高度H3、分析高度H2、传样高度H1；

抽真空组件，所述抽真空组件设置在分析腔体(1)的抽真空高度H3附近；

电子能量分析器(13)，所述电子能量分析器(13)设置在分析腔体(1)的分析高度H2附近；

激发光源(12)，所述激发光源(12)设置在分析腔体(1)的分析高度H2附近；

样品台(5)，所述样品台(5)延伸至分析腔体(1)内，且在H1、H2之间移动；

至少一个与分析腔体(1)连接的真空腔体。

2.根据权利要求1所述的一种光电子能谱仪，其特征在于，与分析腔体(1)连接的所述真空腔体为传样腔(21)，所述传样腔(21)设置在分析腔体(1)的传样高度H1附近；所述传样腔(21)和分析腔体(1)之间设置第一插板阀(22)，在传样腔(21)内沿传样腔(21)的轴向设置第一磁力杆(23)。

3.根据权利要求2所述的一种光电子能谱仪，其特征在于，垂直于传样腔(21)设置进样腔(31)，进样腔(31)和传样腔(21)之间相互连通，但是在进样腔(31)上设置第二插板阀(32)，在进样腔(31)内沿轴向设置第二磁力杆(33)。

4.根据权利要求1所述的一种光电子能谱仪，其特征在于，在分析腔体(1)内设置μ金属屏蔽层(3)，所述μ金属屏蔽层(3)也采用柱状结构；μ金属屏蔽层(3)的上部为开口结构且可拆卸安装μ金属上盖(3a)。

5.根据权利要求4所述的一种光电子能谱仪，其特征在于，所述μ金属屏蔽层(3)采用单层或双层的μ金属结构。

6.根据权利要求4所述的一种光电子能谱仪，其特征在于，在μ金属屏蔽层(3)内部设置低温屏蔽罩(11)，且在分析腔体(1)外部设置低温泵(10)。

7.根据权利要求2或3中任意一项权利要求所述的一种光电子能谱仪，其特征在于，在所述传样腔(21)上设置加热台(25)。

8.根据权利要求7所述的一种光电子能谱仪，其特征在于，在传样腔(21)上设置离子枪(24)。

9.根据权利要求7所述的一种光电子能谱仪，其特征在于，所述样品台(5)采用4轴闭循环低温样品台或者6轴开循环低温样品台。

说明书：一种光电子能谱仪技术领域[0001] 本实用新型属于光电子能谱领域，具体涉及一种光电子能谱仪。背景技术[0002] 光电子能谱是利用光电效应的原理测量单色辐射从样品上打出来的光电子的动能、光电子强度和这些电子的角分布，并应用这些信息来研究原子、分子、凝聚相，尤其是固体表面的电子结构的技术。对固体而言，光电子能谱是一项表面灵敏的技术；光电子能谱仪是利用光电效应测出光电子的动能及其数量的关系，由此来判断样品表面各种元素含量的仪器；可分析固、液、气样品中除氢以外的一切元素；光电子能谱仪对样品进行检测时需要依靠进样结构将样品送入光电子能谱仪中。[0003] 在光电子能谱仪中，通常将能量分析器在分析腔的高度称为分析高度H2；将分析腔与其它腔体(如准备腔或进样腔等)的连接高度称为传样高度H1；在分析高度竖直下面，安装有分子泵、离子泵等，用于腔体获得超高真空，将分子泵、离子泵等与分析腔的连接高度称为抽真空高度H3。[0004] 然而现有的光电子能谱仪的结构设计通常分为两种，一种是采用穹顶型分析腔，在安装高度上，传样高度和分析高度一样，抽真空高度略低于传样高度和分析高度。在这种结构设计中，由于传样高度和分析高度一样容易在传样过程中导致样品台或传样机构碰撞分析器，导致分析器受损。[0005] 另一种同样采用穹顶型分析腔，在分析腔体上面，安装了准备腔体，两者之间有超高真空插板阀；与进样腔等连接的高度为准备腔体的中心高度。分析腔体下方，安装了抽真空腔体；抽真空腔体上，安装有分子泵、离子泵等，用于腔体获得超高真空；即分析、传样、抽真空分别位于不同的腔体内。该设计采用准备腔体、分析腔体、抽真空腔体三个腔体依次连接，或准备腔体、分析?真空腔体两腔体结构依次连接；因为存在多个法兰连接或额外的插板阀，导致了竖直方向过高；过高的系统高度，会限制系统安装高度要求大、安装难度大、样品台行程过大、稳定性较差等一系列问题。[0006] 此外，上述两种设计均采用穹顶型结构，极大限制了分析腔内部增加大尺寸结构装置，例如与低温泵连接的低温屏蔽层等。[0007] 因此需要提出一种结构更为优化、合理的光电子能谱仪设计。实用新型内容

[0008] 为了解决现有技术中存在的不足，本申请提出了一种光电子能谱仪，通过对光电子能谱仪结构的优化，能够有效克服现有技术中的问题。[0009] 本实用新型所采用的技术方案如下：[0010] 一种光电子能谱仪，包括：[0011] 分析腔体，所述分析腔体采用顶部可开口的柱状结构；在分析腔体上自下往上依次设定抽真空高度H3、分析高度H2、传样高度H1；[0012] 抽真空组件，所述抽真空组件设置在分析腔体的抽真空高度H3附近；[0013] 电子能量分析器，所述电子能量分析器设置在分析腔体的分析高度H2附近；[0014] 激发光源，所述激发光源设置在分析腔体的分析高度H2附近；[0015] 样品台，所述样品台延伸至分析腔体内，且在H1、H2之间移动；[0016] 至少一个与分析腔体连接的真空腔体。[0017] 进一步，与分析腔体连接的所述真空腔体为传样腔，所述传样腔设置在分析腔体的传样高度H1附近；所述传样腔和分析腔体之间设置第一插板阀，在传样腔内沿传样腔的轴向设置第一磁力杆。[0018] 进一步，垂直于传样腔设置进样腔，进样腔和传样腔之间相互连通，但是在进样腔上设置第二插板阀，在进样腔内沿轴向设置第二磁力杆。[0019] 进一步，在分析腔体内设置μ金属屏蔽层，所述μ金属屏蔽层也采用柱状结构；μ金属屏蔽层的上部为开口结构且可拆卸安装μ金属上盖。[0020] 进一步，所述μ金属屏蔽层采用单层或双层的μ金属结构。[0021] 进一步，在μ金属屏蔽层内部设置低温屏蔽罩，且在分析腔体外部设置低温泵。[0022] 进一步，在所述传样腔上设置加热台。[0023] 进一步，在传样腔上设置离子枪。[0024] 进一步，所述样品台采用4轴闭循环低温样品台或者6轴开循环低温样品台。[0025] 本实用新型的有益效果：[0026] 1，在本申请的设计中，由于分析、传样、抽真空高度位于不同高度，可以避免传样时碰撞分析器的风险；[0027] 2，在本申请的设计中，由于分析、传样、抽真空高度位于同一个腔体，有效降低了系统整体高度，避免了高度过大导致的系列问题。[0028] 3、本申请分析腔体采用柱状结构，而非穹顶型，将顶部空间变成开放式，提供了一个与柱状腔体直径相对的操作空间，便于分析腔内部增加大尺寸结构装置，例如与低温泵连接的低温屏蔽层等。附图说明[0029] 图1是本实用新型光电子能谱仪的结构示意图；[0030] 图2是本实用新型分析腔体结构示意图；[0031] 图中，1、分析腔体，2、分析腔上盖，3、μ金属屏蔽层，3a、μ金属上盖，4、分析腔体下法兰，5、样品台，6、样品，7、离子泵，8、分子泵，9、离子规，10、低温泵，11、低温屏蔽罩，12、激发光源，13、电子能量分析器，21、传样腔，22、第一插板阀，23、第一磁力杆，24、离子枪，25、加热台，31、进样腔，32、第二插板阀，33、第二磁力杆。具体实施方式[0032] 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用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。[0033] 实施例1[0034] 本申请设计了一种光电子能谱仪，包括：1个分析腔体1，至少1个样品台，至少1个电子能量分析器，至少1个激发光源，至少1套抽真空组件，至少1个与分析腔体1连接的真空腔体；[0035] 在本申请中，分析腔主体1竖直设置且采用了柱状结构，分析腔主体1的顶部开口处设置一个与分析腔主体1内柱状管道相互匹配的刀口法兰，例如常见的CF300型刀口法兰，其开口接近直径300mm；因此本申请的分析腔体1是大开口型分析腔体。在分析腔主体1的顶部设置分析腔上盖2，分析腔上盖2是一个短管，分析腔上盖2的下部与分析腔体1刀口法兰(CF300型刀口法兰)匹配的尺寸；分析腔上盖2的上部是与样品台5匹配的刀口法兰，例如CF150型刀口法兰。分析腔主体1的底部设置分析腔体下法兰4，分析腔体下法兰4与分析腔体1之间采用可以相互匹配的刀口法兰结构连接。在本实施例中，分析腔体体1、分析腔上盖2、分析腔下法兰4均采用316L不锈钢钢材质制备而成。[0036] 在分析腔体1上自下往上依次设定抽真空高度H3、分析高度H2、传样高度H1，且三个高度位于不同高度。[0037] 在分析腔体1的抽真空高度H3附近设置抽真空组件，利用抽真空组件为分析腔体1提供真空环境；抽真空组件包括离子泵7、分子泵8、离子规9；上述离子泵7、分子泵8、离子规9均采用超高真空用的刀口法兰结构与分析腔体1连接。

[0038] 在分析腔体1的分析高度H2附近设置电子能量分析器13、激发光源12；电子能量分析器13、激发光源12均采用超高真空用的刀口法兰结构与分析腔体1连接；且电子能量分析器13、激发光源12指向分析腔体1中心设置。在本实施例中，电子能量分析器13可以选用SO或SPECS半球能量分析器，但是不局限于所列举。[0039] 上述与分析腔体1连接的真空腔体包括真空腔主体、抽真空组件以及必备连接附件等；本实施例中，该真空腔体为传样腔21。具体地，在分析腔体1的传样高度H1附近设置传样腔21，传样腔21与分析腔体1之间连通，且在传样腔21和分析腔体1之间设置第一插板阀22，通过第一插板阀22的开合，可以将分析腔体1和传样腔21之间进行真空连通或断开。在传样腔21内沿传样腔21的轴向设置第一磁力杆23，利用第一磁力杆23从样品台5上抓取样品6，并且实现样品在传样腔21和分析腔体1之间的传递。传样腔21配备的抽真空组件可以为其提供真空环境。

[0040] 在分析腔体1的顶部设置样品台5，样品台5用于固定样品6；样品台5可进行多维度操作，至少有纵向操作，将样品6从高度H1送到H2。在本实施例中，样品台5可以选用4轴闭循环低温样品台或者6轴开循环低温样品台。[0041] 实施例2[0042] 本申请在实施例1设计的光电子能谱仪结构基础上，在分析腔体1内设置μ金属屏蔽层3，μ金属屏蔽层用于提供了一个低磁场环境。μ金属屏蔽层3也采用柱状结构，μ金属屏蔽层3的上部为开口结构且可拆卸安装μ金属上盖3a；通过拆卸μ金属上盖3a漏出一个较大的可操作口径，在本实施例中为了分析腔体1的上部开口相配合也可以将μ金属屏蔽层的开口直径设为300mm。样品台5、电子能量分析器13、激发光源12均延伸至μ金属屏蔽层3内部。[0043] 在本实施例中，μ金属屏蔽层3采用单层或双层的μ金属结构，μ金属采用1J85牌号；[0044] 实施例3[0045] 在实施例2设计的光电子能谱仪结构基础上，在μ金属屏蔽层3内部设置低温屏蔽罩11，且在分析腔体1外部设置低温泵10，两者之间通过刀口法兰结构连接；低温泵10与连接，用于提供了更低的周围环境。[0046] 所述电子能量分析器13、激发光源12延伸至低温屏蔽罩11内部，且样品台5也可以通过纵向移动将样品6送入低温屏蔽罩11内，这样在测量时，样品6可获得更低温度，也可延长样品6的寿命。[0047] 在本实施例中，低温泵10可以优选位于分析高度H2，也可位于其它高度。[0048] 在本实施例中，由于分析腔上盖2、μ金属上盖3a均为可拆卸设计，因此在这两者被拆除的情况下，有充分的空间将复杂的、较大的低温屏蔽罩11(低温泵10)安装在μ金属屏蔽层3内，从而满足不同的结构需求。[0049] 实施例4[0050] 在实施例1、2或3的基础山，可以在传样腔21的基础上增加进样腔31，进样腔31同样需要保持真空；进样腔31垂直于传样腔21，且进样腔31和传样腔21之间相互连通，但是在进样腔31上设置第二插板阀32，利用第二插板阀32的开合，可以将进样腔31和传样腔21之间进行真空连通或断开。在进样腔31内沿轴向设置第二磁力杆33，利用第一磁力杆23和第二磁力杆33之间的配合可以实现样品在进样腔31、传样腔21和分析腔体1之间的相互传递。[0051] 实施例5[0052] 在上述实施例的基础上，可以在传样腔21上设置离子枪24，用于对样品6的清洁。[0053] 实施例6[0054] 在上述实施例的基础上，可以在传样腔21上设置加热台25，用于样品退火。[0055] 实施例7[0056] 在上述实施例的基础上，可以通过固定座对上述结构进行固定。[0057] 以上实施例仅用于说明本实用新型的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，本实用新型的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本实用新型所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本实用新型的保护范围之内。