CN110186942A - 薄膜组件、检验容器以及电子显微镜 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种薄膜组件、检验容器以及电子显微镜。该检验容器包含一主体、一薄膜组件以及一盖体。主体具有一容置槽以容置样品。薄膜组件覆盖容置槽的一开口端。薄膜组件包含一支撑件以及一薄膜。支撑件具有一第一表面以及一第二表面，其中支撑件为平板状，且具有一第一通孔，其贯穿第一表面以及第二表面。薄膜设置于支撑件的第二表面侧，且具有一第二通孔，其中第二通孔对应于第一通孔，且第二通孔可供一带电粒子束通过。盖体可拆卸地与主体结合，以固定薄膜组件。上述检验容器的薄膜组件易于更换且仅产生较少的耗材。同时亦揭露一种使用上述检验容器的电子显微镜。本发明以平板状的支撑件固定薄膜，操作者易于更换薄膜组件且仅会产生少量耗材。

Description

薄膜组件、检验容器以及电子显微镜

技术领域

本发明是有关一种利用电子显微镜的检验技术，特别是一种可检验常压下的样品的薄膜组件、检验容器以及电子显微镜。

背景技术

已知的电子显微镜是在真空环境下检验样品，因此无法检验常压状态的样品，例如包含液态或气态的样品。为了克服此缺陷，目前已发展出利用带电粒子束可穿透的薄膜来分隔真空环境以及非真空环境的电子显微镜，亦即薄膜至电子枪间的区域为真空环境，而薄膜至样品间的区域则可为非真空环境。依据此结构，电子显微镜即能够检验常压下的样品，例如悬浮粒子的分散状态、反应中的气体或活体的生物样本等。

然而，无可避免地，薄膜会受到带电粒子束的轰击而破损或因接触样本而脏污。传统上，薄膜是粘贴于块材上，再将块材以多个螺丝锁固于预定位置。因此，每次更换薄膜的程序较为繁锁且产生大量的耗材。

有鉴于此，如何简便地更换薄膜便是目前极需努力的目标。

发明内容

本发明提供一种薄膜组件，其是将薄膜设置于平板状的支撑件上，此薄膜组件即能够一盖体固定于一主体上而形成一检验容器，以供电子显微镜进行检验。因此，本发明更换薄膜时所产生的耗材量可大幅减少，且操作者能够简便地更换薄膜组件。

本发明一实施例的薄膜组件包含一支撑件以及一薄膜。支撑件具有一第一表面以及相对的一第二表面，其中支撑件为平板状，且具有一第一通孔，其贯穿第一表面以及第二表面。薄膜设置于支撑件的第二表面侧，且具有一第二通孔，其中第二通孔对应于第一通孔，且第二通孔可供一带电粒子束通过。

本发明另一实施例的检验容器包含一主体、一薄膜组件以及一盖体。主体具有一容置槽以容置样品。薄膜组件覆盖容置槽的一开口端。薄膜组件包含一支撑件以及一薄膜。支撑件具有一第一表面以及相对的一第二表面，其中支撑件为平板状，且具有一第一通孔，其贯穿第一表面以及第二表面。薄膜设置于支撑件的第二表面侧，且具有一第二通孔，其中第二通孔对应于第一通孔，且第二通孔可供一带电粒子束通过。盖体可拆卸地与主体结合，以固定薄膜组件。

本发明又一实施例的电子显微镜包含一检验腔室、一带电粒子束产生器、一检验容器以及一检测器。检验腔室定义出一真空环境。带电粒子束产生器与检验腔室连接，用以于检验腔室产生一带电粒子束。检验容器放置于检验腔室中，以接受带电粒子束轰击。检验容器包含一主体、一薄膜组件以及一盖体。主体具有一容置槽以容置样品。薄膜组件覆盖容置槽的一开口端。薄膜组件包含一支撑件以及一薄膜。支撑件具有一第一表面以及相对的一第二表面，其中支撑件为平板状，且具有一第一通孔，其贯穿第一表面以及第二表面。薄膜设置于支撑件的第二表面侧，且具有一第二通孔，其中第二通孔对应于第一通孔，且第二通孔可供一带电粒子束通过，以轰击样品。盖体可拆卸地与主体结合，以固定薄膜组件。检测器用以检测样品被带电粒子束轰击的一响应，并转换为一电子信号。

本发明的薄膜组件、检验容器以及电子显微镜是以平板状的支撑件固定薄膜，因此，薄膜破损或脏污后，操作者不仅易于更换薄膜组件，且仅会产生较少量的耗材。

以下通过具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1为一分解图，显示本发明第一实施例的检验容器。

图2为一组合图，显示本发明第一实施例的检验容器。

图3为一示意图，显示本发明一实施例的薄膜组件的局部放大结构。

图4为一示意图，显示本发明第二实施例的检验容器。

图5为一示意图，显示本发明第三实施例的检验容器。

图6为一示意图，显示本发明第四实施例的检验容器。

图7为一示意图，显示本发明第五实施例的检验容器。

图8为一示意图，显示本发明第六实施例的检验容器。

图9为一示意图，显示本发明第七实施例的检验容器。

图10为一示意图，显示本发明第八实施例的检验容器。

图11为一示意图，显示本发明另一实施例的薄膜组件。

图12为一示意图，显示本发明又一实施例的薄膜组件。

图13为一示意图，显示本发明一实施例的电子显微镜。

附图标号

10 检验容器

11 主体

111 容置槽

112 载台

112a 定位梢

112b 直立表面

112c 样品垫块

113a 流体入口

113b 流体出口

113c 控温流体入口

113d 控温流体出口

114 推杆

115 控温流道

115a 凸部

12 薄膜组件

121 支撑件

121a 第一表面

121b 第二表面

121c 第一凹槽

121d 第一通孔

121e 第二凹槽

122 薄膜

122a 第二通孔

13 盖体

131 开孔

14、14a、14b O形环

15 控温组件

21 检验腔室

22 带电粒子束产生器

221 带电粒子束

222 响应

23 检测器

具体实施方式

以下将详述本发明的各实施例，并配合图式作为例示。除了这些详细说明之外，本发明亦可广泛地施行于其它的实施例中，任何所述实施例的轻易替代、修改、等效变化都包含在本发明的范围内，并以权利要求为准。在说明书的描述中，为了使读者对本发明有较完整的了解，提供了许多特定细节；然而，本发明可能在省略部分或全部特定细节的前提下，仍可实施。此外，众所周知的步骤或元件并未描述于细节中，以避免对本发明形成不必要的限制。图式中相同或类似的元件将以相同或类似符号来表示。特别注意的是，图式仅为示意之用，并非代表元件实际的尺寸或数量，有些细节可能未完全绘出，以求图式的简洁。

请参照图1至图3，本发明的一实施例的检验容器10是放置于一电子显微镜的一检验腔室中，以检验检验容器10中的一样品。检验容器10包含一主体11、一薄膜组件12以及一盖体13。主体11具有一容置槽111以容置样品，例如悬浮粒子的分散状态或活体的生物样本等。于一实施例中，主体11的材料可为不锈钢。薄膜组件12覆盖容置槽111的一开口端，以封闭容置槽111。

请一并参照图3，薄膜组件12包含一支撑件121以及一薄膜122。支撑件121具有一第一表面121a以及相对的一第二表面121b。支撑件121为平板状，且具有一第一通孔121d。于图3所示的实施例中，支撑件121包含一薄化区域，其涵盖第一通孔121d，以降低第一通孔121d的侧壁高度。举例而言，支撑件121的第一表面121a侧可设置一第一凹槽121c。第一通孔121d则设置于第一凹槽121c的底部，如此即可降低第一通孔121d的侧壁高度。需注意者，请参照图11，支撑件121可不设置任何薄化区域，亦即第一表面121a以及第二表面121b皆没有高度差。可以理解的是，第一通孔121d的侧壁可能阻挡信号接收，于一实施例中，第一通孔121d的侧壁高度与第一通孔121d的宽度的比值应小于或等于0.7。于一实施例中，支撑件121的材料可为金属或金属化合物、非金属化合物或高分子材料。举例而言，金属或金属化合物可为铝、铜、氧化铝或不锈钢等；非金属化合物可为玻璃、陶瓷、氮化物、碳化物或硅化物等；高分子材料可为塑胶或橡胶等。

薄膜122设置于支撑件121的第二表面121b侧，且具有一第二通孔122a。薄膜122的第二通孔122a对应于支撑件121的第一通孔121d，因此，带电粒子束可经由第一通孔121d以及第二通孔122a进入容置槽111以轰击样品。本发明所属技术领域中具有通常知识者可以理解，薄膜122还包含覆盖第二通孔122a之膜片，以维持容置槽111之气密性。为了图式简洁，故未绘示覆盖第二通孔122a之膜片。于一实施例中，薄膜122可为一薄膜芯片，举例而言，薄膜芯片的材料可为半导体氮化物、半导体氧化物、金属氧化物、高分子材料、石墨、石墨烯或其它适当的材料。

盖体13则可拆卸地与主体11结合，以固定薄膜组件12。于一实施例中，盖体13可相对于主体11旋转而锁合于主体11上并紧迫薄膜组件12，以防止样品从容置槽111内泄露出来。举例而言，盖体13以及主体11可分别设置相对应的螺纹，使盖体13以及主体11能够相对旋转而锁紧。于一实施例中，主体11以及支撑件121的间可设置一O形环14，以增加密封的效果。可以理解的是，盖体13具有适当的开孔131，以避免阻挡支撑件121的第一通孔121d以及薄膜122的第二通孔122a。于一实施例中，盖体13的材料可为不锈钢。

依据上述结构，操作者能直接旋转来卸除盖体13，卸除盖体13后即可更换薄膜组件12，因此，操作者能简便地更换破损的薄膜12。此外，支撑件121为一平板状结构，薄膜122较为容易从支撑件121上取下，再粘贴新的薄膜122，因此，支撑件121能够回收再利用，以进一步减少无法回收的耗材。

于一实施例中，第二通孔122a可为圆孔、方孔或狭长孔。可以理解的是，第二通孔122a为圆孔状的薄膜122可承受较大的压力。换言之，在相同压力条件下，圆孔的孔径可大于方孔的孔径而不会导致薄膜122破损，因此，较大的圆孔可获得较大的检验范围。于一实施例中，第二通孔122a的侧壁具有段差。换言之，如图3所示，朝向支撑件12一侧的第二通孔122a的开口较大，依据此结构，样品所产生的背向散射带电粒子可避免被薄膜122阻挡。

于一实施例中，支撑件121的第二表面121b具有一第二凹槽121e。薄膜122则设置于第二凹槽121e内。需注意的是，第二凹槽121e的深度小于薄膜122的厚度。依据此结构，薄膜122略微突出于支撑件121的第二表面121b，以避免气泡停留在第二通孔122a的位置而排挤样品或影响检验。可以理解的是，在无需考虑气泡的情况下，例如观察气体样品，则第二凹槽121e的深度可大于薄膜122的厚度，如图12所示。于一实施例中，第二凹槽121e的形状可为圆形、方形或端点为圆形的方形。

请参照图4，为了简化图式，图4中未绘制O形环14。于一实施例中，容置槽111内可设置一载台112，其设置位置对应于薄膜122的第二通孔122a。由于带电粒子束容易被液体吸收使得穿透深度较浅，因此，通过设计适当高度的载台112，即可设定载台112至薄膜组件12的距离，以确保载台112上的样品能够被带电粒子束轰击，且样品所产生的背向散射带电粒子能够穿透薄膜122而被检测器所检测。于一实施例中，容置槽111内可设置一流体入口113a以及一流体出口113b。流动态的样品能够经由流体入口113a进入容置槽111内，通过载台112进行检验后再经由流体出口113b排出。较佳者，流体入口113a以及流体出口113b至薄膜组件12的距离大于载台112至薄膜组件12的距离。依据此结构，可避免在容置槽111的顶部产生气泡。

请参照图5，于一实施例中，载台112是以可拆卸的方式设置于容置槽111内。举例而言，载台112下方设置一定位梢112a，以定位梢112a对正容置槽111内的槽孔，将载台112推入容置槽111内即可。依据此结构，操作者可更换不同高度的载台112，以调整载台112至薄膜组件12的距离。于一实施例中，载台112的周围可设置一O形环14a，以防止样品或流体进入容置槽111的底部。

请参照图6，于一实施例中，载台112包含一直立表面112b。举例而言，载台112的顶面具有段差，如此即形成直立表面112b。依据此结构，样品可站立抵靠于直立表面112b，以检验样品的侧面，例如观察刻蚀液刻蚀样品的深度。需注意者，直立表面112b不限定为垂直面，其亦可为一斜面，以利观察不同角度的样品。

请参照图7，于一实施例中，载台112的下方可设置一推杆114，且推杆114延伸至容置槽111的外部。依据此结构，操作者可在不打开检验容器的情况下，利用推杆114来调整载台112的高度，亦即调整载台112至薄膜组件12的距离。举例而言，推杆114具有一螺纹，操作者可利用适当的工具旋转推杆114，以调整载台112至薄膜组件12的距离。于一实施例中，推杆114亦可利用电动方式驱动。

请参照图8，于一实施例中，检验容器可包含一样品垫块112c，其以可拆卸的方式设置于载台112的一顶表面。样品垫块112c可为一抛弃式元件，以用于检验高污染或不易清洗的样品。或者，具有活性的生物样本可在样品垫块112c上培养，之后将附有生物样本的样品垫块112c置于载台112上观察。可以理解的是，样品垫块112c亦可设置适当的图案，以控制流体样品的流动行为以利观察。

请参照图9，于一实施例中，载台112具有一控温流道115，其设置于载台112下方。控温流体可从控温流体入口113c流入控温流道115以加热或冷却载台112上的样品，再从控温流体出口113d流出。控温流体经加热或冷却可再流入控温流道115形成一循环控温***。于一实施例中，控温流道115内可设置一凸部115a，以使靠近样品的控温流道115顶端可充满控温流体。由图9所示的实施例中可以看出，控温流道115是由二个组件所构成，因此，设置O形环14b于适当位置以防止控温流体泄露出来。

请参照图10，于一实施例中，检验容器10可包含一控温组件15，其设置于主体11的外侧。控温组件15可针对主体11或整个检验容器10进行直接加热或冷却，以控制样品或检验环境的温度。可以理解的是，控温组件15能够以较高的温度从外部对主体11或整个检验容器10进行直接加热，例如摄氏100度以上，甚至可达摄氏300度或以上。

请参照图13，本发明的一实施例的电子显微镜包含一检验腔室21、一带电粒子束产生器22、一检验容器10以及一检测器23。检验腔室21可定义出一真空环境。带电粒子束产生器22与检验腔室21连接，以在检验腔室21产生一带电粒子束221。检验容器10放置于检验腔室21中，以接受带电粒子束221轰击。检验容器10的详细结构已如前所述，在此不再赘述。检测器23则检测样品被带电粒子束221轰击的一响应222，并转换为一电子信号。可以理解的是，电子信号经后续的信号处理可形成一显微影像或X光频谱。举例而言，检测器23可为一带电粒子检测器，以检测来自样品的背向散射带电粒子。或者，检测器23可为一元素频谱检测器，以检测带电粒子束221轰击样品后所发出的X光信号。电子显微镜的其它功能元件，例如信号处理器、电源供应器，已为本发明所属技术领域的技术人员所熟知，且非为本发明的主要技术特征，故在此不再赘述。

另需说明的是，前述实施例是将薄膜组件12应用于密封检验容器10。然而，本发明的薄膜组件亦可应用密封包含带电粒子束产生器的腔室。举例而言，包含带电粒子束产生器的腔室具有类似检验容器的主体的锁固结构，薄膜组件12再以类似检验容器的盖体的结构固定于腔室即可密封腔室。依据此结构，样品即可在开放空间进行检验。

综合上述，本发明的薄膜组件、检验容器以及电子显微镜是以平板状的支撑件固定薄膜，因此，薄膜破损或脏污后，操作者不仅易于更换薄膜组件，且仅会产生较少量的耗材。较佳者，支撑件可再回收利用，以进一步减少耗材。

以上所述的实施例仅是为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使本领域技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以的限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (22)

1.一种薄膜组件，其特征在于，包含：

一支撑件，其具有一第一表面以及相对的一第二表面，其中该支撑件为平板状，且具有一第一通孔，其贯穿该第一表面以及该第二表面；以及

一薄膜，其设置于该支撑件的该第二表面侧，且具有一第二通孔，其中该第二通孔对应于该第一通孔，且该第二通孔可供一带电粒子束通过。

2.如权利要求1所述的薄膜组件，其特征在于，该支撑件具有一薄化区域，其涵盖该第一通孔，以降低该第一通孔的侧壁高度。

3.如权利要求1所述的薄膜组件，其特征在于，该第一通孔的侧壁高度与该第一通孔的宽度的比值小于或等于0.7。

4.如权利要求1所述的薄膜组件，其特征在于，该支撑件的该第二表面具有一第二凹槽，该薄膜设置于该第二凹槽内，且该第二凹槽的深度小于该薄膜的厚度。

5.如权利要求4所述的薄膜组件，其特征在于，该第二凹槽的形状为圆形、方形或端点为圆形的方形。

6.如权利要求1所述的薄膜组件，其特征在于，该第二通孔的侧壁具有段差。

7.如权利要求1所述的薄膜组件，其特征在于，该第二通孔为圆孔、方孔或狭长孔。

8.一种检验容器，其特征在于，其放置于一电子显微镜的一检验腔室以检验该检验容器中的一样品，其中该检验容器包含：

一主体，其具有一容置槽以容置该样品；

一薄膜组件，其覆盖该容置槽的一开口端，其中该薄膜组件包含：

一支撑件，其具有一第一表面以及相对的一第二表面，其中该支撑件为平板状，且具有一第一通孔，其贯穿该第一表面以及该第二表面；以及

一薄膜，其设置于该支撑件的该第二表面侧，且具有一第二通孔，其中该第二通孔对应于该第一通孔，且该第二通孔可供一带电粒子束通过；以及

一盖体，其可拆卸地与该主体结合，以固定该薄膜组件。

9.如权利要求8所述的检验容器，其特征在于，该支撑件具有一薄化区域，其涵盖该第一通孔，以降低该第一通孔的侧壁高度。

10.如权利要求8所述的检验容器，其特征在于，该第一通孔的侧壁高度与该第一通孔的宽度的比值小于或等于0.7。

11.如权利要求8所述的检验容器，其特征在于，该支撑件的该第二表面具有一第二凹槽，该薄膜设置于该第二凹槽内，且该第二凹槽的深度小于该薄膜的厚度。

12.如权利要求8所述的检验容器，其特征在于，该第二通孔的侧壁具有段差。

13.如权利要求8所述的检验容器，其特征在于，该盖体相对于该主体旋转，以锁合于该主体。

14.如权利要求8所述的检验容器，其特征在于，该容置槽具有一载台，其设置位置对应于该第二通孔。

15.如权利要求14所述的检验容器，其特征在于，该容置槽具有一流体入口以及一流体出口，且该流体入口以及该流体出口至该薄膜组件的距离大于该载台至该薄膜组件的距离。

16.如权利要求14所述的检验容器，其特征在于，该载台可拆卸地设置于该容置槽内。

17.如权利要求14所述的检验容器，其特征在于，该载台具有一直立表面，以供该样品站立抵靠于该直立表面。

18.如权利要求14所述的检验容器，其特征在于，该载台至该薄膜组件的距离为可调整的。

19.如权利要求14所述的检验容器，其特征在于，更包含：

一样品垫块，其可拆卸地设置于该载台的一顶表面。

20.如权利要求14所述的检验容器，其特征在于，该载台具有一控温流道，以供一控温流体于该控温流道内流动。

21.如权利要求8所述的检验容器，其特征在于，更包含一控温组件，其设置于该主体的外侧。

22.一种电子显微镜，其特征在于，包含：

一检验腔室，其定义出一真空环境；

一带电粒子束产生器，其与该检验腔室连接，用以于该检验腔室产生一带电粒子束；

一检验容器，其放置于该检验腔室中，以接受该带电粒子束轰击，其中该检验容器包含：

一主体，其具有一容置槽以容置一样品；

一薄膜组件，其覆盖该容置槽的一开口端，其中该薄膜组件包含：

一支撑件，其具有一第一表面以及相对的一第二表面，其中该支撑件为平板状，且具有一第一通孔，其贯穿该第一表面以及该第二表面；以及

一薄膜，其设置于该支撑件的该第二表面侧，且具有一第二通孔，其中该第二通孔对应于该第一通孔，且该第二通孔可供该带电粒子束通过，以轰击该样品；以及

一盖体，其可拆卸地与该主体结合，以固定该薄膜组件；以及

一检测器，其用以检测该样品被该带电粒子束轰击的一响应，并转换为一电子信号。