CN108267609A - 一种用于真空互联***的样品运送架及真空装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于真空互联***的样品运送架及真空装置，该样品运送架包括第一承托架和第二承托架，其中，第一承托架被设置为可在真空互联***中的轨道上滑动；第二承托架设置于第一承托架之上，第二承托架顶部设有样品支撑平面及自样品支撑平面凹陷的第一凹槽，以使得样品叉可进入第一凹槽以顶起样品。本发明提供的用于真空互联***的样品运送架及真空装置由于设有第二承托架，第二承托架上的第一凹槽可以使得样品叉进入第一凹槽从而顶起样品，实现在真空互联***中机械传递，避免手动操作，提高样品表面的洁净度，并且能够节约时间成本。

Description

一种用于真空互联***的样品运送架及真空装置

技术领域

本发明涉及质量分析设备领域，具体是指一种用于真空互联***的样品运送架及真空装置。

背景技术

飞行时间二次离子质谱仪(Time of Flight Secondary Ion MassSpectrometry，简称“TOFSIM”)是目前表面分析仪器中，对材料表面成份和化学性质分析的最灵敏的技术设备之一。TOFSIM对分析样品的表面要求极高，必须避免大气环境中的水、氧、碳等杂质沾污待分析样品的表面。

目前，商用的TOFSIM是单独使用的，不与制样设备直接连接，通常的做法是将保护好的待测样品在大气环境中先装载到TOFSIM的进样室，再将进样室抽到高真空后才能把样品传到质谱仪的超高真空分析室，但是在这个装样过程中，样品表面不可避免会被大气环境污染；还有一种做法是利用惰性气体保护箱进行中转，也就是在TOFSIM进样室前连接一个惰性气体保护箱，被保护的待测样品先放入到惰性气体保护箱中，在高纯惰性气体(氮气或氩气)的环境中，用手动的方式将样品从一个设备转移到另一个设备。其中，后一种方案可以一定程度上起到避免待测样品在大气环境下污染的问题，但惰性气体会残留粘附到待测样品的表面，改变样品表面的成份和性质，并且存在惰性气体保护箱气体泄漏对操作人员产生窒息危险的可能性，此外该方法依靠手工操作易出现人为装载样品的错误，而且大气真空切换耗时长达1-2个小时，浪费时间成本。

发明内容

本发明提供一种用于真空互联***的样品运送架及真空装置，以解决现有技术中TOFSIM不与制样设备直接连接使得待测样品的表面易受污染的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种用于真空互联***的样品运送架，包括：

第一承托架，被设置为可在所述真空互联***中的轨道上滑动；

第二承托架，设置于所述第一承托架之上，所述第二承托架顶部设有样品支撑平面及自所述样品支撑平面凹陷的第一凹槽，以使得样品叉可进入所述第一凹槽以顶起所述样品。

根据本发明一实施例，所述第一凹槽是所述第二承托架两对侧的两个边缘导向槽，两个所述边缘导向槽被配置为所述样品置于所述样品支撑平面时均伸出所述两个边缘导向槽上方。

根据本发明一实施例，两个所述边缘导向槽之间的所述间距比圆形的所述样品直径小8-10mm，同时比两指样品叉宽度小1-2mm。

根据本发明一实施例，所述第二承托架顶部设有第二凹槽，所述第二凹槽是自所述样品支撑平面中间凹陷形成的中间导向槽，所述中间导向槽被配置为与所述边缘导向槽交叉。

根据本发明一实施例，所述中间导向槽的宽度比圆形的所述样品小10-15mm，同时比勺形样品叉宽度大1-2mm，深度是勺形样品叉厚度的2-5倍。

根据本发明一实施例，所述第二承托架包括自所述样品支撑平面周边凸起且呈包围所述样品状的卡缘，所述卡缘与所述样品支撑平面共同形成装载所述样品并对其限位的卡槽。

根据本发明一实施例，所述卡缘内侧倾斜，且所述卡槽的直径比圆形的所述样品的直径大0.2-2.5mm，深度是圆形的所述样品厚度的2-5倍。

根据本发明一实施例，所述第二凹槽的底部中央设有上下贯穿所述第二承托架的第一通孔，所述第二凹槽的底部两侧设有贯穿所述第二承托架的第二通孔，所述第一承托架顶面设有第三凹槽，所述第三凹槽底部两侧设有第三通孔，所述第一承托架、所述第二承托架通过螺丝旋入所述第二通孔、第三通孔而固定。

根据本发明一实施例，进一步包括固定于所述第一承托架一侧的操纵杆连接器；

所述第一承托架另两对侧设有与所述滑轨配合的滑槽，所述滑槽与所述操纵杆连接器轴线的方向一致。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种真空装置，包括：

真空管道；

滑轨，设置于所述真空管道内；

以及如上述所述的样品运送架。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供的用于真空互联***的样品运送架及真空装置由于设有第二承托架，第二承托架上的第一凹槽可以使得样品叉进入第一凹槽从而顶起样品，实现在真空互联***中机械传递，避免手动操作，提高样品表面的洁净度，并且能够节约时间成本。同时，第一承托架被设置为可在真空互联***中的轨道上滑动，可以让样品运送架兼容、适应现有真空互联***，提高适用性，降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1是本发明提供的用于真空互联***的样品运送架第一实施例的结构示意图；

图2是本发明提供的用于真空互联***的样品运送架第二实施例的结构示意图；

图3是本发明提供的用于真空互联***的样品运送架第三实施例的结构示意图；

图4是本发明提供的用于真空互联***的样品运送架第四实施例的结构示意图；

图5是本发明提供的真空装置一实施例的结构示意图；

图6是本发明提供的真空互联***一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1是本发明提供的用于真空互联***的样品运送架第一实施例的结构示意图。

如图1所示，该用于真空互联***的样品运送架100包括第一承托架120和第二承托架140。其中，第一承托架120被设置为可在真空互联***中的轨道上滑动；第二承托架140设置于第一承托架120之上，第二承托架140顶部设有样品支撑平面142及自样品支撑平面142凹陷的第一凹槽144，以使得样品叉可进入第一凹槽144以顶起样品。本实施例中，第一承托架120为底座，第二承托架140为样品托，自样品支撑平面142可以是圆形、方形或者矩形，以配合实际常用的测试样品形状，第一凹槽144可以是第二承托架140两对侧的两个边缘导向槽，也可以是自样品支撑平面142中间凹陷形成的中间导向槽，配合不同的样品叉，只要是能将样品顶起即可。

本发明提供的用于真空互联***的样品运送架100由于设有第二承托架140，第二承托架140上的第一凹槽144可以使得样品叉进入第一凹槽144从而顶起样品，实现在真空互联***中机械传递，避免手动操作，提高样品表面的洁净度，并且能够节约时间成本；同时，第一承托架120被设置为可在真空互联***中的轨道上滑动，可以让样品运送架100兼容、适应现有真空互联***，提高适用性，降低成本。

可选的，第一凹槽144是第二承托架140两对侧的两个边缘导向槽，两个边缘导向槽被配置为样品置于样品支撑平面142时均伸出两个边缘导向槽上方，或者两个边缘导向槽之间的间距小于样品的直径或者其他尺寸，当第一凹槽144为两个边缘导向槽时，需要配合使用的样品叉为两指样品叉。具体来说，当样品为圆形时，两个边缘导向槽之间的间距比圆形的样品直径小8-10mm，同时两个边缘导向槽之间的间距比两指样品叉的宽度小1-2mm；当样品为方形时，两个边缘导向槽之间的间距比方形的样品宽度小8-10mm，同时两个边缘导向槽之间的间距比两指样品叉的宽度小1-2mm。

进一步地，样品运送架100包括固定于第一承托架120一侧的操纵杆连接器122，操纵杆连接器122可以与外部的操纵杆连接，用于操作样品运送架100进行运动，包括进出测试设备；第一承托架122另两对侧设有与滑轨配合的滑槽124，滑槽124与操纵杆连接器122轴线的方向一致。

本发明的第一承托架120与目前已有的TOFSIM样品座的尺寸和规格基本一致，以商用的Ion-TOF 5样品座举例来说，Ion-TOF 5样品座的整个长度为100mm，高度为7mm，而样品座滑槽是圆柱形，两个样品座滑槽的间距为80mm，长度为100mm，直径为7mm；而本实施例的第一承托架120的中间下凹5mm的安装槽，安装槽的长度和宽度均为60mm，用于固定安装第二承托架140；在其他实施中，第一承托架120还可以与第二承托架140一体成型，或者卡合安装，只需将第一承托架120与第二承托架140固定在一起即可，具体方式不限制，在此不再赘述。

进一步地，第一承托架120还设有至少一个规则孔126，规则孔126可以使得第一承托架120增加操作灵活性，并且能够减轻第一承托架120的重量，或者是节约成本。在其他实施例中，也可以是一整个平面，用于支撑第二承托架140，在此不作限制。

在本发明实施例所提供的样品运送架100可以解决真空互联***与真空互联***中TOFSIM的通用样品座兼容的问题。

请参阅图2，图2是本发明提供的用于真空互联***的样品运送架第二实施例的结构示意图。

如图2所示，本实施例的结构与第一实施例的结构基本相同，且本实施例仅列举第二承托架240的结构，不同的是，本实施例的第二承托架240中的第一凹槽246结构为自样品支撑平面242中间凹陷形成的中间导向槽，且设置在第二承托架240的顶部。当第一凹槽246为两个边缘导向槽时，需要配合使用的样品叉为勺形样品叉。具体来说，当样品为圆形时，中间导向槽的宽度比圆形样品的直径小10-15mm，同时中间导向槽的宽度比勺形样品叉宽度大1-2mm，中间导向槽的深度是勺形样品叉厚度的2-5倍；当样品为方形时，中间导向槽的宽度比方形样品的宽度小10-15mm，同时中间导向槽的宽度比勺形样品叉的宽度大1-2mm，中间导向槽的宽度是勺形样品叉厚度的2-5倍。

请参阅图3，图3是本发明提供的用于真空互联***的样品运送架第三实施例的结构示意图。

如图3所示，本实施例的结构是将第一、第二实施例的结构合二为一，且本实施例仅列举第二承托架340的结构，具体来说，第一凹槽344是第二承托架340两对侧的两个边缘导向槽，第二凹槽346是自样品支撑平面342中间凹陷形成的中间导向槽。其中，第一凹槽344和第二凹槽346分别设在第二承托架340的侧壁和顶部，且中间导向槽被配置为与边缘导向槽交叉，交叉角度的范围为60°-90°，可方便样品输送过程的不同环节使用不同的样品叉从不同方向取放、转移样品。

第二承托架340包括自样品支撑平面342周边凸起且呈包围样品状的卡缘341，卡缘341与样品支撑平面342共同形成装载样品并对其限位的卡槽343；其中，卡缘341内侧倾斜，具有限制作用，使得样品不需额外的固定装置就可以在质谱仪分析室内进行位置平移和调整，从而不会产生相对滑动，保持稳定状态。卡缘341的宽度为1.5-3mm，内侧倾斜角度的范围为30°-60°，其中45°为最佳，利用此结构可轻易将样品准确地置入卡槽343，降低操作难度；且卡槽343的直径比圆形的样品的直径大0.2-2.5mm，深度是圆形的样品厚度的2-5倍。

本实施例中，第二承托架340还设有至少一个洞孔345，洞孔345可以使得第二承托架340减轻重量，第二承托架340能够支撑样品即可，洞孔345可以呈方形、矩形、圆形以及不规则形，在此不作限制。

请参阅图4，图4是本发明提供的用于真空互联***的样品运送架第四实施例的结构示意图。

如图4所示，本实施例的主体结构与第三实施例基本相同，增加了一些更加具体的细节结构。具体来说，第二凹槽446的底部中央设有上下贯穿第二承托架440的第一通孔447，第二凹槽446的底部两侧设有贯穿第二承托架440的第二通孔449，第一承托架420顶面设有第三凹槽428，第三凹槽428底部两侧设有第三通孔429，第一承托架420、第二承托架440通过螺丝旋入第二通孔449、第三通孔429而固定。本实施例中，第一承托架420与第二承托架440第三凹槽428通过螺丝固定，还可以采用采用其他方式进行固定，在此不再赘述。

请一并参阅图5和图6，图5是本发明提供的真空装置一实施例的结构示意图，图6是本发明提供的真空互联***一实施例的结构示意图。

如图5所示，该真空装置10包括真空管道11、滑轨12以及上述所述的样品运送架400。其中，滑轨12设置于真空管道内11；样品运送架400设置于滑轨12上。

其中，样品运送架400的结构参见上文，此处不再赘述。

请一起参阅图4和图6，该真空互联***1还包括样品制备设备2、上述的真空装置10、进样室3以及二次离子质谱仪4，其中，真空装置10真空连通样品制备设备2和二次离子质谱仪4的进样室3。

下面以2英寸的晶圆样品为例，说明具体的操作流程如下：

首先，在样品制备设备2上完成制备后，真空装置10进一步包括可活动操作的两指样品叉，两指样品叉在真空装置10中进入样品制备设备2中将样品托起，原路退回至真空装置10中，再降落至第二承托架440两对侧的两个边缘导向槽444。降落过程中晶圆样品被样品运送架400的样品支撑平面442支撑，两指样品叉继续降落进而脱离晶圆样品，然后复位至原始状态，完成样品装载。

然后，操纵杆在真空装置10中以垂直于两指样品叉行进方向的方向，将样品运送架400送入二次离子质谱仪4的进样室3，打开进样室3的真空阀门。

最后，操纵杆将样品运送架400送入二次离子质谱仪4中，操纵杆与样品运送架400分离后再原路退回至真空装置10，关闭进样室3的真空阀门，进行TOFSIM分析。分析结束后，打开进样室3的真空阀门，操纵杆将样品运送架400从二次离子质谱仪4的进样室3传送至真空装置10中。利用勺形样品叉滑进自样品支撑平面442中间凹陷形成的中间导向槽446，将晶圆样品托起，下放置到真空装置10中的其他样品架上。勺形样品叉继续降落进而脱离晶圆样品，然后复位至原始状态，完成样品的卸载进行后续TOFSIM分析。重复上述流程，进行测试分析工作。

其中，真空装置10的结构参见上文，此处不再赘述。

在本发明实施例所提供的真空互联***1中保留原有样品座的基本结构和尺寸，将改造后的样品运送架与二次离子质谱仪4的样品台进行高度配合，从而实现全真空环境的样品传递，保证样品表面的高洁净度；同时省去了惰性气体保护箱，节约成本。

综上所述，本领域技术人员容易理解，本发明提供的用于真空互联***的样品运送架及真空装置由于设有第二承托架，第二承托架上的第一凹槽可以使得样品叉进入第一凹槽从而顶起样品，实现在真空互联***中机械传递，避免手动操作，提高样品表面的洁净度，并且能够节约时间成本。同时，第一承托架被设置为可在真空互联***中的轨道上滑动，可以让样品运送架兼容、适应现有真空互联***，提高适用性，降低成本。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于真空互联***的样品运送架，其特征在于，包括：

第一承托架，被设置为可在所述真空互联***中的轨道上滑动；

第二承托架，设置于所述第一承托架之上，所述第二承托架顶部设有样品支撑平面及自所述样品支撑平面凹陷的第一凹槽，以使得样品叉可进入所述第一凹槽以顶起所述样品。

2.根据权利要求1所述的样品运送架，其特征在于，

所述第一凹槽是所述第二承托架两对侧的两个边缘导向槽，两个所述边缘导向槽被配置为所述样品置于所述样品支撑平面时均伸出所述两个边缘导向槽上方。

3.根据权利要求2所述的样品运送架，其特征在于，

两个所述边缘导向槽之间的所述间距比圆形的所述样品直径小8-10mm，同时比两指样品叉宽度小1-2mm。

4.根据权利要求2或3所述的样品运送架，其特征在于，

所述第二承托架顶部设有第二凹槽，所述第二凹槽是自所述样品支撑平面中间凹陷形成的中间导向槽，所述中间导向槽被配置为与所述边缘导向槽交叉。

5.根据权利要求4所述的样品运送架，其特征在于，

所述中间导向槽的宽度比圆形的所述样品小10-15mm，同时比勺形样品叉宽度大1-2mm，深度是勺形样品叉厚度的2-5倍。

6.根据权利要求1至5任一项所述的样品运送架，其特征在于，

所述第二承托架包括自所述样品支撑平面周边凸起且呈包围所述样品状的卡缘，所述卡缘与所述样品支撑平面共同形成装载所述样品并对其限位的卡槽。

7.根据权利要求6所述的样品运送架，其特征在于，

所述卡缘内侧倾斜，且所述卡槽的直径比圆形的所述样品的直径大0.2-2.5mm，深度是圆形的所述样品厚度的2-5倍。

8.根据权利要求4或5所述的样品运送架，其特征在于，

所述第二凹槽的底部中央设有上下贯穿所述第二承托架的第一通孔，所述第二凹槽的底部两侧设有贯穿所述第二承托架的第二通孔，所述第一承托架顶面设有第三凹槽，所述第三凹槽底部两侧设有第三通孔，所述第一承托架、所述第二承托架通过螺丝旋入所述第二通孔、第三通孔而固定。

9.根据权利要求1至8任一项所述的样品运送架，其特征在于，

进一步包括固定于所述第一承托架一侧的操纵杆连接器；

所述第一承托架另两对侧设有与所述滑轨配合的滑槽，所述滑槽与所述操纵杆连接器轴线的方向一致。

10.一种真空装置，其特征在于，包括：

真空管道；

滑轨，设置于所述真空管道内；

以及如权利要求1-9任一项所述的样品运送架。