本發(fā)明涉及離子槍?zhuān)貏e涉及一種具有可調(diào)聚焦離子槍的離子減薄儀。

背景技術(shù)：

1、材料科學(xué)的發(fā)展離不開(kāi)先進(jìn)的材料樣品制備與分析手段，離子減薄儀就是一種利用高能量離子束流對(duì)材料表面進(jìn)行力學(xué)沖擊，將固體樣品厚度進(jìn)行減薄，供在透射電子顯微鏡(tem)下觀察材料內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)及材料的成分，從而研究開(kāi)發(fā)新型材料。

2、離子槍是離子減薄儀的關(guān)鍵部件，離子槍的聚焦能力好壞是決定離子減薄儀性能的關(guān)鍵因素之一。

3、現(xiàn)有技術(shù)中，離子槍中的氣體存在不能均勻的進(jìn)入內(nèi)腔，從而影響離子束的形成與發(fā)射的平穩(wěn)和高效。同時(shí)，離子束流的大小表示到達(dá)試樣離子的多少，現(xiàn)有技術(shù)中，往往通過(guò)設(shè)置離子槍的二次加速來(lái)獲得更大束流的離子束，但是離子束流大小對(duì)減薄速度的影響遠(yuǎn)不如入射角和加速電壓強(qiáng)烈。有時(shí)增加離子束流也可增大減薄面積,使減薄區(qū)厚度比較均勻,可是隨離子束流的增加會(huì)使試樣的溫度急劇上升，影響試樣的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，并且傳統(tǒng)離子槍的結(jié)構(gòu)也不能兼顧離子束射出的方向、角度以及聚焦位置的調(diào)節(jié)。

4、因此，現(xiàn)有離子槍的結(jié)構(gòu)存在一定的技術(shù)缺陷，有待于進(jìn)一步改進(jìn)和發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、（一）發(fā)明目的：為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種可以調(diào)節(jié)離子束射出方向、角度以及聚焦位置的離子槍?zhuān)⒓骖檶?shí)現(xiàn)離子槍中氣體可均勻的進(jìn)入內(nèi)腔。

2、（二）技術(shù)方案：為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本技術(shù)方案提供一種具有可調(diào)聚焦離子槍的離子減薄儀，包括氣體導(dǎo)入單元、離子發(fā)生單元、調(diào)節(jié)單元以及高壓供給單元；所述氣體導(dǎo)入單元將氣體均勻?qū)腚x子發(fā)生單元內(nèi)；所述離子發(fā)生單元電離氣體發(fā)射離子束；所述調(diào)節(jié)單元調(diào)節(jié)離子束射出的方向、角度以及聚焦位置。

3、所述氣體導(dǎo)入單元包括套管、絕緣套管、螺紋直通接頭；所述套管上設(shè)環(huán)形的凹槽，用于使由螺紋直通接頭通入的氣體均勻充滿套管的內(nèi)腔；所述絕緣套管上設(shè)第一平臺(tái)和第二平臺(tái)，用于使氣體通過(guò)絕緣套管上下兩端均勻穩(wěn)定的進(jìn)入離子發(fā)生單元的內(nèi)腔。

4、所述離子發(fā)生單元包括陽(yáng)極、陽(yáng)極管、陰極片以及前端蓋，所述陽(yáng)極管與所述陽(yáng)極之間設(shè)調(diào)節(jié)單元，對(duì)陽(yáng)極和陽(yáng)極管之間距離的進(jìn)行調(diào)整；

5、所述調(diào)節(jié)單元包括調(diào)節(jié)墊片，通過(guò)對(duì)陽(yáng)極和陽(yáng)極5之間距離的調(diào)整，來(lái)優(yōu)化陽(yáng)極與陰極片之間形成的電場(chǎng)，以調(diào)節(jié)離子束射出的方向、角度以及聚焦位置。

6、優(yōu)選地，所述螺紋直通接頭通過(guò)螺紋垂直嵌入所述套管，且所述螺紋直通接頭的內(nèi)腔與所述套管的內(nèi)腔連通。

7、優(yōu)選地，所述套管上環(huán)形的凹槽位于所述套管與所述螺紋直通接頭連通處的正下方，其寬度大于螺紋直通接頭嵌入套管部分的直徑。

8、優(yōu)選地，所述絕緣套管側(cè)壁外表面為階梯狀，靠近高壓供給單元的一端為上階梯，遠(yuǎn)離高壓供給單元的一端為下階梯，上階梯外徑大于下階梯外徑，上階梯與下階梯通過(guò)斜面過(guò)渡；所述第一平臺(tái)設(shè)在上階梯的上下端，所述第二平臺(tái)設(shè)在下階梯的上下端；第一平臺(tái)位于所述套管與所述螺紋直通接頭連通處正下方，所述第二平臺(tái)對(duì)應(yīng)所述第一平臺(tái)平行設(shè)置；所述第一平臺(tái)的寬度大于所述套管上環(huán)形的凹槽的寬度；第一平臺(tái)、第二平臺(tái)以及上下階梯的過(guò)渡斜面與套管之間形成間隙，用于氣體通過(guò)。

9、優(yōu)選地，所述陰極片為外緣帶臺(tái)階的圓盤(pán)結(jié)構(gòu)；所述陰極片小直徑的一面朝向所述絕緣套管且該面的外緣上設(shè)有陰極凹槽；所述陰極片大直徑的一面設(shè)內(nèi)凹錐形面；所述陰極片圓盤(pán)中心位置設(shè)中心孔，用于離子的通過(guò)射出；所述陰極凹槽為半圓錐體型，用于通過(guò)絕緣套管上下兩端的氣體。

10、優(yōu)選地，所述陽(yáng)極為空心圓柱體結(jié)構(gòu)，外表面為階梯狀，靠近陰極片一側(cè)的為外表面大階梯部分，遠(yuǎn)離陰極片一側(cè)的為外表面小階梯部分，外表面大階梯部分外徑大于外表面小階梯部分外徑，外表面大階梯部分的外壁緊貼絕緣套管內(nèi)壁。

11、優(yōu)選地，所述陽(yáng)極的內(nèi)腔的空心部分為階梯狀圓柱體，靠近陰極片一側(cè)的為空心小階梯部分，遠(yuǎn)離陰極片一側(cè)的為空心大階梯部分，空心大階梯部分內(nèi)徑大于空心小階梯部分內(nèi)徑，空心大階梯部分與空心小階梯部分之間采用倒角過(guò)渡。

12、優(yōu)選地，所述陽(yáng)極管為圓柱體結(jié)構(gòu)，所述陽(yáng)極管分為大圓柱部分和小圓柱部分，大圓柱部分位于靠近陽(yáng)極的一側(cè)，小圓柱部分位于遠(yuǎn)離陽(yáng)極的一側(cè)，大圓柱部分外徑大于小圓柱部分外徑；所述大圓柱部分為空心結(jié)構(gòu)，其空心部分為階梯狀圓柱體，靠近陽(yáng)極一側(cè)的為空心大階梯部分，遠(yuǎn)離陽(yáng)極一側(cè)的為空心小階梯部分，空心大階梯部分內(nèi)徑大于空心小階梯部分；陽(yáng)極管的空心大階梯部分內(nèi)壁緊貼陽(yáng)極的外表面小階梯部分，陽(yáng)極管的空心小階梯部分遠(yuǎn)離陽(yáng)極的一端為圓錐體形。

13、優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)墊片位于陽(yáng)極外表面大階梯部分與陽(yáng)極管大圓柱體部分之間，包括多個(gè)環(huán)形小墊片；所述調(diào)節(jié)墊片的內(nèi)徑等于陽(yáng)極外表面小階梯部分的外徑，所述調(diào)節(jié)墊片的外徑等于絕緣套管的內(nèi)徑。

14、優(yōu)選地，所述高壓供給單元包括防護(hù)罩、絕緣塊、香蕉插頭、高壓電纜，用于向離子發(fā)生單元提供電離氣體的直流高壓。

15、（三）有益效果：本發(fā)明通過(guò)設(shè)置調(diào)節(jié)單元進(jìn)行離子束射出的方向、角度以及聚焦位置的調(diào)節(jié)，可以直接將離子束聚焦到離子減薄樣品室的試樣的中心減薄區(qū)，優(yōu)化離子減薄樣品室每次放入試樣時(shí)都需要進(jìn)行調(diào)節(jié)角度的問(wèn)題。同時(shí)，套管和絕緣套管的環(huán)形凹槽和平臺(tái)設(shè)置，可以使氣體通過(guò)上下兩端更均勻的進(jìn)入離子發(fā)生單元的內(nèi)腔，使離子束的形成與發(fā)射更加平穩(wěn)與高效。

技術(shù)特征：

1.一種具有可調(diào)聚焦離子槍的離子減薄儀，其特征在于，包括氣體導(dǎo)入單元、離子發(fā)生單元、調(diào)節(jié)單元以及高壓供給單元；所述氣體導(dǎo)入單元將氣體均勻?qū)腚x子發(fā)生單元內(nèi)；所述離子發(fā)生單元電離氣體發(fā)射離子束；所述調(diào)節(jié)單元調(diào)節(jié)離子束射出的方向、角度以及聚焦位置；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有可調(diào)聚焦離子槍的離子減薄儀，其特征在于，所述螺紋直通接頭通過(guò)螺紋垂直嵌入所述套管，且所述螺紋直通接頭的內(nèi)腔與所述套管的內(nèi)腔連通。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有可調(diào)聚焦離子槍的離子減薄儀，其特征在于，所述套管上環(huán)形的凹槽位于所述套管與所述螺紋直通接頭連通處的正下方，其寬度大于螺紋直通接頭嵌入套管部分的直徑。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有可調(diào)聚焦離子槍的離子減薄儀，其特征在于，所述絕緣套管側(cè)壁外表面為階梯狀，靠近高壓供給單元的一端為上階梯，遠(yuǎn)離高壓供給單元的一端為下階梯，上階梯外徑大于下階梯外徑，上階梯與下階梯通過(guò)斜面過(guò)渡；所述第一平臺(tái)設(shè)在上階梯的上下端，所述第二平臺(tái)設(shè)在下階梯的上下端；第一平臺(tái)位于所述套管與所述螺紋直通接頭連通處正下方，所述第二平臺(tái)對(duì)應(yīng)所述第一平臺(tái)平行設(shè)置；所述第一平臺(tái)的寬度大于所述套管上環(huán)形的凹槽的寬度；第一平臺(tái)、第二平臺(tái)以及上下階梯的過(guò)渡斜面與套管之間形成間隙，用于氣體通過(guò)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有可調(diào)聚焦離子槍的離子減薄儀，其特征在于，所述陰極片為外緣帶臺(tái)階的圓盤(pán)結(jié)構(gòu)；所述陰極片小直徑的一面朝向所述絕緣套管且該面的外緣上設(shè)有陰極凹槽；所述陰極片大直徑的一面設(shè)內(nèi)凹錐形面；所述陰極片圓盤(pán)中心位置設(shè)中心孔，用于離子的通過(guò)射出；所述陰極凹槽為半圓錐體型，用于通過(guò)絕緣套管上下兩端的氣體。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有可調(diào)聚焦離子槍的離子減薄儀，其特征在于，所述陽(yáng)極為空心圓柱體結(jié)構(gòu)，外表面為階梯狀，靠近陰極片一側(cè)的為外表面大階梯部分，遠(yuǎn)離陰極片一側(cè)的為外表面小階梯部分，外表面大階梯部分外徑大于外表面小階梯部分外徑，外表面大階梯部分的外壁緊貼絕緣套管內(nèi)壁。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的一種具有可調(diào)聚焦離子槍的離子減薄儀，其特征在于，所述陽(yáng)極的內(nèi)腔的空心部分為階梯狀圓柱體，靠近陰極片一側(cè)的為空心小階梯部分，遠(yuǎn)離陰極片一側(cè)的為空心大階梯部分，空心大階梯部分內(nèi)徑大于空心小階梯部分內(nèi)徑，空心大階梯部分與空心小階梯部分之間采用倒角過(guò)渡。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有可調(diào)聚焦離子槍的離子減薄儀，其特征在于，所述陽(yáng)極管為圓柱體結(jié)構(gòu)，所述陽(yáng)極管分為大圓柱部分和小圓柱部分，大圓柱部分位于靠近陽(yáng)極的一側(cè)，小圓柱部分位于遠(yuǎn)離陽(yáng)極的一側(cè)，大圓柱部分外徑大于小圓柱部分外徑；所述大圓柱部分為空心結(jié)構(gòu)，其空心部分為階梯狀圓柱體，靠近陽(yáng)極一側(cè)的為空心大階梯部分，遠(yuǎn)離陽(yáng)極一側(cè)的為空心小階梯部分，空心大階梯部分內(nèi)徑大于空心小階梯部分；陽(yáng)極管的空心大階梯部分內(nèi)壁緊貼陽(yáng)極的外表面小階梯部分，陽(yáng)極管的空心小階梯部分遠(yuǎn)離陽(yáng)極的一端為圓錐體形。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有可調(diào)聚焦離子槍的離子減薄儀，其特征在于，所述調(diào)節(jié)墊片位于陽(yáng)極外表面大階梯部分與陽(yáng)極管大圓柱體部分之間，包括多個(gè)環(huán)形小墊片；所述調(diào)節(jié)墊片的內(nèi)徑等于陽(yáng)極外表面小階梯部分的外徑，所述調(diào)節(jié)墊片的外徑等于絕緣套管的內(nèi)徑。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有可調(diào)聚焦離子槍的離子減薄儀，其特征在于，所述高壓供給單元包括防護(hù)罩、絕緣塊、香蕉插頭、高壓電纜，用于向離子發(fā)生單元提供電離氣體的直流高壓。

技術(shù)總結(jié)
一種具有可調(diào)聚焦離子槍的離子減薄儀，包括氣體導(dǎo)入單元、離子發(fā)生單元、調(diào)節(jié)單元以及高壓供給單元；所述氣體導(dǎo)入單元將氣體均勻?qū)腚x子發(fā)生單元內(nèi)；所述離子發(fā)生單元電離氣體發(fā)射離子束；所述調(diào)節(jié)單元調(diào)節(jié)離子束射出的方向、角度以及聚焦位置。本發(fā)明通過(guò)設(shè)置調(diào)節(jié)單元進(jìn)行離子束射出的方向、角度以及聚焦位置的調(diào)節(jié)，可以直接將離子束聚焦到離子減薄樣品室的試樣的中心減薄區(qū)，優(yōu)化離子減薄樣品室每次放入試樣時(shí)都需要進(jìn)行調(diào)節(jié)角度的問(wèn)題。同時(shí)，套管和絕緣套管的環(huán)形凹槽和平臺(tái)設(shè)置，可以使氣體通過(guò)上下兩端更均勻的進(jìn)入離子發(fā)生單元的內(nèi)腔，使離子束的形成與發(fā)射更加平穩(wěn)與高效。

技術(shù)研發(fā)人員：李英東
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京艾博智業(yè)離子技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8